專利名稱：一種復(fù)合菌劑及處理返排壓裂液為驅(qū)油活性水的生物方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓裂返排液的生物轉(zhuǎn)化再利用技術(shù)。其特點(diǎn)在于利用復(fù)配微生物 發(fā)酵的方法對(duì)壓裂返排液進(jìn)行處理，將返排液中殘留對(duì)環(huán)境有害的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為具有一 定功能的生物活性水，其應(yīng)用范圍為注水井回注水；單井吞吐用回注水；油井解堵用回注 水；其他用回注水；工藝流程中藥劑配制用水等。其主要成分為壓裂返排液經(jīng)微生物代謝 產(chǎn)生的產(chǎn)生生物表面活性劑、有機(jī)酸、有機(jī)酯、有機(jī)酮和生物氣其它代謝產(chǎn)物。
背景技術(shù)：
壓裂返排液對(duì)環(huán)境的危害極大。由于其內(nèi)在污染物成份復(fù)雜且較穩(wěn)定，在自然力 (如氧氣)的作用下很難被降解。這些化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入水處理系統(tǒng)后將嚴(yán)重?cái)_亂生產(chǎn)系統(tǒng)的 正常運(yùn)行，如大量消耗水處理藥劑或降低水處理劑的處理效果，影響水體中油及有害離子 的去除，影響水處理過(guò)程中所產(chǎn)生的污泥沉降，嚴(yán)重污染濾料等，并且其大多礦化度較高， 含有原油、多糖類及酚類等有害物質(zhì)，對(duì)當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)有較大影響，從而造成處理后水質(zhì)達(dá)不 到注入水水質(zhì)要求，對(duì)油田的生產(chǎn)和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展造成較大的損失。由于油氣田生產(chǎn)特點(diǎn)和井下作業(yè)性質(zhì)決定了壓裂作業(yè)廢水量小、分散、不可能集 中處理，只能就地進(jìn)行處理和再利用；另外，由于壓裂含糖廢液中含有一定量的固體懸浮 物、油和各種表面活性劑等有機(jī)物，使廢液的組成性質(zhì)極其復(fù)雜，處理難度很大，現(xiàn)在使用 的技術(shù)處理成本居高不下，目前各種常規(guī)的污水處理方法都不能經(jīng)濟(jì)地對(duì)油氣田壓裂廢液 進(jìn)行處理，因此必須結(jié)合井下壓裂作業(yè)特點(diǎn)和壓裂作業(yè)廢液的組成性質(zhì)、特點(diǎn)，結(jié)合油田開 發(fā)過(guò)程中的整體需求，開發(fā)研究出井下作業(yè)廢液高效處理新技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種處理壓裂返排液的復(fù)合菌劑及應(yīng)用，通過(guò)特定配方復(fù)配 的微生物發(fā)酵降低發(fā)酵液中的COD、BOD,同時(shí)通過(guò)其新陳代謝作用把返排液中原本有害的 大分子有機(jī)物、殘余原油、芳香類化合物轉(zhuǎn)化為能夠再次利用的形式。其應(yīng)用范圍注水井 調(diào)驅(qū)用回注水；油井解堵用回注水；其他用回注水；工藝流程中藥劑配制用水等。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明對(duì)返排液采取了物理前處理_生物處理兩種方法結(jié)合 的工藝，包括如下步驟1.微生物菌劑的制備馬紅球菌BS001 (Rhodococcus equi.)，銅綠假單胞菌 BS002 (Pseudomonas aeruginosa)，f造束BPOOl (Talaromycestrachyspermus)，才古胃 芽孢桿菌 BS003 (Bacillus subtil is)、蠟樣芽孢桿菌 BCOOl (Bacillus cereus)、擬青霉 素BP002 (Paecilomyces sp.)。以上馬紅球菌為大慶油田原油污染土壤中篩選到得到可產(chǎn) 表面活性劑微生物，已于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心保藏，保藏號(hào)為 CGMCC3885，其余菌株均為一般菌株。配方為(按干重計(jì))馬紅球菌BS001，30% 40% ； 銅綠假單胞菌BS002，30% 40% ；糙刺籃狀菌BPOOl，15% 20% ；枯草芽孢桿菌BS003， 5% 10% ；蠟樣芽孢桿菌BC001，5% 10% ；擬青霉素BP002，5% 10%。
以上菌株紅球菌從大慶油田篩選到得到可產(chǎn)表面活性劑微生物，已于中國(guó)微生物 菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心保藏，保藏號(hào)為CGMCC3885，其余菌株均為一般的常用 普通菌株。菌劑采用的菌種為可利用破膠液殘?jiān)蚱颇z產(chǎn)生的多糖生長(zhǎng)，同時(shí)可產(chǎn)生生物 表面活性劑類菌種。2. 1)所述復(fù)合菌劑中菌株復(fù)配后可以用于處理壓裂返排液(油田中壓裂返排液 主要成分基本相同)，處理后的返排液可以作為生物活性水回注到油井或水井，其具有一定 的驅(qū)油能力；使壓裂返排液具有可回收利用性能。2)微生物菌劑發(fā)酵液制備過(guò)程如下配制種子液培養(yǎng)基蛋白胨，10g/L ；酵母粉，5g/L ；NaCl,5g/L ；糖蜜，1 % (體積 比)；KH2PO4, 3g/L ;Κ2ΗΡ04，1· 5g/L ；自然ρΗ ；115°C下滅菌15min ；接入復(fù)配好的微生物菌劑， 體積接種量為1 5%，30 37°C下150rpm搖床培養(yǎng)24h，得種子液；配置發(fā)酵培養(yǎng)基瓜爾膠破膠液?jiǎn)翁?百力士 160酶破膠)5g;NH4N03，2.0g; K2HPO4 · 3H20, 3. Og ；NaH2PO4 · 2H20, IOg ；MgSO4 · 7H20,0. 2g ；MnCl2 · 4H20, 2ppm ；酵母膏 0. 2g ； 用NaOH溶液調(diào)ρΗ = 7. 0 ；按1 5%體積接種量接入種子液，30 37°C發(fā)酵培養(yǎng)24_36h， 得發(fā)酵液。3.利用復(fù)配菌劑發(fā)酵液處理壓裂返排液壓裂返排液首先靜置24h沉淀過(guò)濾，除去返排液中顆粒狀雜質(zhì)；根據(jù)需要加入酸 堿調(diào)節(jié)劑調(diào)整其PH值為5. 0-9. 0之間；加入復(fù)配好的微生物菌劑發(fā)酵液，加入量為1 5kg/m3，曝氣處理，曝氣量為25L/h，水力停留時(shí)間24-96h ；發(fā)酵液離心除去菌體，上清液即 為生物活性水；其中酸堿調(diào)節(jié)劑為K2HPO4與KH2PO4,以達(dá)到調(diào)節(jié)返排液ρΗ值的工藝要求，同時(shí)為 其回收利用提供足夠的K、P元素，具體加入量根據(jù)返排液的初始PH值不同有所變化，調(diào)節(jié) 最終PH值為5. 0-9. 0之間，以滿足復(fù)配的微生物菌劑中大多數(shù)菌株的生長(zhǎng)要求。壓裂返排液除去返排液中顆粒狀雜質(zhì)后同時(shí)按照以下投加量加入菌株生長(zhǎng)必要 的營(yíng)養(yǎng)源每 IOOOmL 水中含有=NH4NO3L 0-4. 0g, K2HPO4 · 3H203_5g，NaH2PO4 · 2H20 7_15g， MgSO4 · 7H20 0. 1-0. 3g, MnCl2 · 4H20 I-IOppm0所獲得的生物活性水可作為油田回注用水注入油層中，其低表面張力能夠有效的 剝離儲(chǔ)層中難動(dòng)原油；改善原油-水-巖石之間的界面張力，提高巖石潤(rùn)濕度，使原油容易 采出；同時(shí)活性水中富含微生物生長(zhǎng)需要的氮、磷等元素，能夠有效的激活油層中本源微生 物，使其大量繁殖，產(chǎn)生表面活性物、生物氣等，綜合達(dá)到提高原油采收率的目的。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.整個(gè)處理過(guò)程使用的均為生物制劑及少量的小分子化學(xué)營(yíng)養(yǎng)源，綠色環(huán)保，無(wú) 環(huán)境難自我降解的大分子化學(xué)添加劑，復(fù)合油田HSE標(biāo)準(zhǔn)。2.解決了壓裂返排液的處理問(wèn)題，使之從對(duì)環(huán)境有害的污水轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢灾貜?fù)利用 有驅(qū)油作用的生物活性水，變廢為寶，達(dá)到資源的重復(fù)利用，高效、低碳、環(huán)保，有巨大的經(jīng) 濟(jì)效益。3.菌株經(jīng)過(guò)復(fù)配后，處理返排液的效率大大提高，較單一菌體處理有效的縮短了 水力停留時(shí)間，從而減少曝氣量，節(jié)約能源的消耗；同時(shí)由于是復(fù)配菌劑，增強(qiáng)了其處理的 能力，使之對(duì)返排液的初始狀態(tài)要求降低，擴(kuò)大了其使用范圍。


圖1生物表面活性劑高效液相譜圖；圖2菌株多糖產(chǎn)量和生長(zhǎng)曲線、粘度的關(guān)系；馬紅球菌BS001，分類命名馬紅球菌Rhodococcus equi.，保藏于中國(guó)微生物菌 種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心，地址北京市朝陽(yáng)區(qū)北辰西路1號(hào)院3號(hào)中國(guó)科學(xué)院微 生物研究所，保藏編號(hào)CGMCC No3885，保藏日期2010年06月01日。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 微生物菌劑的復(fù)配將生長(zhǎng)于油井地層水中的細(xì)菌進(jìn)行富集培養(yǎng)，之后經(jīng)過(guò)LB瓊脂平板劃線，37°C培 養(yǎng)16小時(shí)，挑取單一菌落，經(jīng)過(guò)篩選，獲得1種菌株，經(jīng)鑒定為馬紅球菌，編號(hào)為BSOOl ；同時(shí)取公知的市購(gòu)菌株將銅綠假單胞菌，糙刺籃狀菌，枯草芽孢桿菌、蠟樣芽孢 桿菌、擬青霉素，分別編號(hào)為BS002、BP001、BS003、BC001、BP002。配置種子液培養(yǎng)基，配方為蛋白胨，10g/L;酵母粉，5g/L;NaCl，5g/L;糖蜜， (體積比)；KH2P04，3g/L;K2HP04，1.5g/L;自然pH。115°C下滅菌15min。裝液量為裝液量 100mL/250mL瓶體積，每瓶中分別挑取上述6種菌株單菌落恒溫?fù)u床轉(zhuǎn)速為150rpm，溫度為 30-37°C，培養(yǎng)24 48小時(shí)后，1 1加入70%甘油，冷凍干燥成粉末狀。將各菌株按照配方復(fù)配，具體做法為稱取以上菌株凍干粉末馬紅球菌BS001， 30g ；銅綠假單胞菌BS002，30g ；糙刺籃狀菌BP001，15g ；枯草芽孢桿菌BS003，5g ；蠟樣芽孢 桿菌BCOO1，IOg ；擬青霉素BP002，IOg在燒杯中混勻，包裝。實(shí)施例2 復(fù)配菌劑產(chǎn)生物表面活性劑的驗(yàn)證發(fā)酵液的表面張力測(cè)定是以承德鼎盛試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)有限公司的JYW-200全自動(dòng)表/ 界面張力儀，在室溫下測(cè)定發(fā)酵液的表面張力，每次測(cè)量重復(fù)三次，取平均值。表面張力的 具體操作為取30mL發(fā)酵液8000rpm離心lOmin，取上清液于測(cè)量杯中，用鉬金環(huán)測(cè)定表面 張力。液體發(fā)酵培養(yǎng)基如下(按重量比計(jì))瓜爾膠破膠液?jiǎn)翁荹β-甘露聚糖酶，百奧泰港(大連)生物科技有限公司]5g、 ΝΗ4Ν032· Og, K2HPO4 · 3Η20 3. Og, NaH2PO4 · 2H20 10g, MgSO4 · 7Η200· 2g, MnCl2 · 4Η20 2ppm，酵 母膏0. 2g，用NaOH溶液調(diào)pH = 7. 0。上述培養(yǎng)按接種量5% (V/V)接入發(fā)明內(nèi)容的步驟2中復(fù)配菌劑的種子液，具體組 成為蛋白胨，10g/L ；酵母粉，5g/L ；NaCl,5g/L ；糖蜜，(體積比)；KH2PO4, 3g/L ；K2HPO4,
1.5g/L，裝液量 100mL/250mL 瓶體積，150rpm，30 37°C，培養(yǎng) 48h ；經(jīng)過(guò) 8000rpm，離心 10 分鐘后，除去菌體沉淀，獲得上清液。同時(shí)將不接入菌劑的作為對(duì)照，只分別接入單一菌劑BS001、BS003、BS003作為參
考，按上述過(guò)程進(jìn)行操作；上述培養(yǎng)基的上清液各IOOOmL,冷凍干燥后，用甲醇回溶，棄去不溶物；用旋轉(zhuǎn)蒸 發(fā)儀蒸發(fā)，得黃綠色粘稠狀液體；用0. 05mol/mL的NaHCO3溶液溶解，加HCl調(diào)節(jié)pH值到
2.0，溶液變?yōu)樽攸S色懸濁液；4°C放置過(guò)夜后，離心棄去上清液，沉淀用甲醇抽提，獲得初提 物。
上述獲得各初提物樣品，配成10 μ M溶液，測(cè)量其表面張力，稀釋10倍，25倍，50 倍，100倍，200倍，400倍測(cè)定不同濃度溶液的表面張力值，確定表面張力與濃度之間的曲 線關(guān)系，確定該表面活性物質(zhì)的CMC值為15 μ g/mL。
權(quán)利要求
一種復(fù)合菌劑，其特征在于按干重計(jì)，配方為馬紅球菌BS001，30％～40％；銅綠假單胞菌BS002，30％～40％；糙刺籃狀菌BP001，15％～20％；枯草芽孢桿菌BS003，5％～10％；蠟樣芽孢桿菌BC001，5％～10％；擬青霉素BP002，5％～10％；以上菌株中，紅球菌從大慶油田篩選得到，其為可產(chǎn)表面活性劑微生物，已于中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心保藏，保藏號(hào)為CGMCC 3885，其余菌株均為一般的常用普通菌株。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述復(fù)合菌劑處理返排壓裂液為驅(qū)油活性水的生物方法，其特征在 于菌株復(fù)配后可以用于處理壓裂返排液，處理后的返排液可以作為生物活性水回注到油 井或水井，其具有一定的驅(qū)油能力；使壓裂返排液具有可回收利用性能。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物方法，其特征在于壓裂返排液首先靜置24h沉淀過(guò)濾， 除去返排液中顆粒狀雜質(zhì)；根據(jù)需要加入酸堿調(diào)節(jié)劑調(diào)整其PH值為5. 0-9. 0之間；加入復(fù) 配好的微生物菌劑發(fā)酵液，加入量為1 5kg/m3壓裂返排液，曝氣處理，曝氣量為25L/h，水 力停留時(shí)間24-96h ；發(fā)酵液離心除去菌體，上清液即為生物活性水；其中酸堿調(diào)節(jié)劑為K2HPO4與KH2PO4,以達(dá)到調(diào)節(jié)返排液pH值的工藝要求，同時(shí)為其回 收利用提供足夠的K、P元素，具體加入量根據(jù)返排液的初始pH值不同有所變化，調(diào)節(jié)最終 PH值為5. 0-9. 0之間，以滿足復(fù)配的微生物菌劑中大多數(shù)菌株的生長(zhǎng)要求。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物方法，其特征在于其所獲得的生物活性水可作為油田 回注用水注入油層中，其低表面張力能夠有效的剝離儲(chǔ)層中難動(dòng)原油；改善原油-水-巖石 之間的界面張力，提高巖層潤(rùn)濕度，使原油容易采出；同時(shí)活性水中富含微生物生長(zhǎng)需要的 氮、磷等元素，能夠有效的激活油層中本源微生物，使其大量繁殖，產(chǎn)生表面活性物、生物氣 等，綜合達(dá)到提高原油采收率的目的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物方法，其特征在于所述微生物菌劑發(fā)酵液制備過(guò)程如下1)配制種子液培養(yǎng)基蛋白胨，10g/L;酵母粉，5g/L;NaCl，5g/L;糖蜜，(體積比)； KH2PO4, 3g/L ；K2HPO4,1. 5g/L ；自然pH ;115°C下滅菌15min ；接入權(quán)利要求1所述的復(fù)合菌 劑，體積接種量為1-5%，30_37°C下150rpm搖床培養(yǎng)24h，得種子液；2)配置發(fā)酵培養(yǎng)基瓜爾膠破膠液?jiǎn)翁?百力士160酶破膠)5g ；NH4NO3, 2. Og ； K2HPO4 · 3H20, 3. Og ；NaH2PO4 · 2H20, IOg ；MgSO4 · 7H20,0. 2g ；MnCl2 · 4H20, 2ppm ；酵母膏 0. 2g ； 用NaOH溶液調(diào)pH = 7. 0 ；按1 5%體積接種量接入種子液，30 37°C發(fā)酵培養(yǎng)24_36h， 得發(fā)酵液。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物方法，其特征在于壓裂返排液除去返排液中顆 粒狀雜質(zhì)后同時(shí)按照以下投加量加入菌株生長(zhǎng)必要的營(yíng)養(yǎng)源每IOOOmL水中投加 NH4NO3L 0-4. 0g，K2HPO4 ·3Η20 3_5g，NaH2PO4 · 2H207_15g，MgSO4 · 7Η20 0. 1-0. 3g, MnCl2 ·4Η20 1-lOppm。
全文摘要
一種復(fù)合菌劑及處理返排壓裂液為驅(qū)油活性水的生物方法涉及一種壓裂返排液的生物轉(zhuǎn)化再利用技術(shù)。其利用微生物發(fā)酵的方法對(duì)壓裂返排液進(jìn)行處理，將返排液中殘留對(duì)環(huán)境有害的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為具有一定功能的生物活性水。其應(yīng)用范圍為注水井回注水；單井吞吐用回注水；油井解堵用回注水；其他用回注水；工藝流程中藥劑配制用水等。其主要成分為壓裂返排液經(jīng)微生物代謝產(chǎn)生的生物表面活性劑、有機(jī)酸、有機(jī)酯、有機(jī)酮、生物氣體等其它代謝產(chǎn)物。
文檔編號(hào)C12R1/01GK101935615SQ20101021597
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者付步飛, 劉文靜, 劉潤(rùn)海, 劉瀅, 杜國(guó)豐, 楊平, 梅曉丹, 王平, 趙靜, 陳琛 申請(qǐng)人:大連百奧泰科技有限公司