專利名稱：淀粉糖化制備采油微生物菌液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于菌液，特別是涉及一種淀粉糖化制備采油微生物菌液。
背景技術(shù)：
微生物采油技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外發(fā)展較迅速的一項(xiàng)提高原油采收率的技術(shù)。尤其對(duì)三次采油技術(shù)，聚合物驅(qū)油后，油層中仍有一些剩余油，這些剩余油量較少，又被巖石中的毛細(xì)管力束縛，粘度較大，流動(dòng)性較差，因此很難開采。但利用微生物菌液可以降低原油粘度，增強(qiáng)原油流動(dòng)性；同時(shí)，微生物在代謝過(guò)程中還可以產(chǎn)生有機(jī)酸和表面活性劑，使之更有利于提高原油采收率，微生物采用技術(shù)具有廣泛的適用性，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，無(wú)污染等特點(diǎn)。因此，研制一種石油開采用的微生物菌液是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，研制一種淀粉糖化微生物采油菌液的方法。
本發(fā)明的淀粉糖化制備采油微生物菌液，是通過(guò)下列步驟制得a、混合反應(yīng)液的制備常溫下將1.0～1.4噸的玉米秸桿或土豆投入粉碎機(jī)中，粉碎至80～500目，置于反應(yīng)釜中，加入8～9噸水，攪拌均勻；b、升溫預(yù)熱酶化反應(yīng)將a步驟得到的混合液加熱至60～80℃時(shí)滴加1500～1800克淀粉酶，攪拌均勻加熱至100～120℃，恒溫1～4小時(shí)進(jìn)行酶化反應(yīng)；c、降溫糖化反應(yīng)將b步驟得到的酶化反應(yīng)液降溫至50～70℃，加入6000～7000克糖化酶攪拌，保溫1～4小時(shí)進(jìn)行糖化反應(yīng)，制得淀粉糖培養(yǎng)液，糖度在5°～30°；d、菌種的培養(yǎng)當(dāng)c步驟得到的淀粉糖培養(yǎng)液降溫至25℃～40℃，進(jìn)行微生物接種，培養(yǎng)60～80小時(shí)，即制得微生物采油菌液。
本發(fā)明的原料可是玉米秸桿、土豆、玉米等含淀粉的糧食及秸桿，所述的淀粉酶是α-淀粉酶或β-淀粉酶。
在自然界中，存在著一些可在絕大多數(shù)微生物所有能生長(zhǎng)的高溫、低溫、高酸、高堿、高鹽、高壓或高輻射等極端環(huán)境下生活的微生物，它們被稱為極端環(huán)境微生物或簡(jiǎn)稱極端微生物，由于它們具有不同于一般微生物的遺傳特性、特殊結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能，因此在冶金、采礦、開采石油以及生產(chǎn)特殊酶制劑等多種生產(chǎn)和科研領(lǐng)域中已發(fā)揮出重要的作用或有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明的淀粉糖化制備采油微生物菌液技術(shù)在接種過(guò)程中可加入酵母菌、嗜熱菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜堿菌、嗜鹽菌或嗜壓菌進(jìn)行微生物接種。
一、嗜熱菌嗜熱菌的生長(zhǎng)溫度一般在45～120℃的范圍，有的嗜熱菌可生長(zhǎng)在250～300℃高溫高壓下的，更是生命的奇跡。
目前，已分離到的原核嗜熱菌有十幾個(gè)種屬，它們對(duì)高溫的適應(yīng)機(jī)制主要表現(xiàn)有細(xì)胞膜上脂肪酸的成分、耐高溫酶和生物大分子的熱穩(wěn)定性上。細(xì)胞膜上鏈飽和脂肪酸的比例隨著溫度的提高而增多，相應(yīng)的不飽和脂肪酸則減少，這有利于提高膜對(duì)高溫的穩(wěn)定性。
二、嗜冷菌嗜冷菌能在5℃以下的低溫環(huán)境中生長(zhǎng)。專性嗜冷菌因細(xì)胞膜內(nèi)含有大量的不飽和脂肪酸，且會(huì)隨著溫度的降低而增加，從而保證了膜在低溫下的流動(dòng)性，這樣，就能在低溫的條件下不斷從外界環(huán)境中吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。嗜冷菌的核糖體是熱不穩(wěn)定的。
三、嗜酸菌嗜酸菌能生長(zhǎng)在PH值為3以下。例如氧化硫桿菌的生長(zhǎng)PH范圍為0.9～4.5，最是PH為2.5，但在PH0.5以下仍能存活。在電鏡下，氧化硫桿菌的細(xì)胞與一般革蘭氏陰性細(xì)菌的細(xì)胞無(wú)明顯差別，但它能在高酸性環(huán)境條件(PH1)下維持菌體內(nèi)的近中性環(huán)境。
又如，氧化亞鐵硫桿菌是另一種著名的專性自養(yǎng)嗜酸桿菌，它能氧化還原態(tài)的硫化物和金屬硫化物，還能把亞鐵氧化成高鐵，從其取得能量。
四、嗜堿菌嗜堿菌的分布較廣，在堿性和中性土壤中均可分離到，專性嗜堿菌可在PH11甚至12的條件下生長(zhǎng)，而在中性條件卻不能生長(zhǎng)。
與嗜酸菌相似，嗜堿菌的細(xì)胞膜具有維持細(xì)胞內(nèi)外PH梯度的機(jī)制，因而在外環(huán)境的PH達(dá)到11～12下，仍維持細(xì)胞內(nèi)接近中性的PH。嗜堿菌的胞外酶都具有耐堿的特性，由它們產(chǎn)生的淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶，其最適PH值均在堿性的范圍，因此可以發(fā)揮特殊的應(yīng)用價(jià)值。
五、嗜鹽菌嗜鹽菌生長(zhǎng)的最適鹽濃度高達(dá)15～20％，甚至還能生長(zhǎng)在32％的飽和鹽水中。嗜鹽菌的細(xì)胞膜是紅色的，含有可防止細(xì)胞受化學(xué)損傷的類胡蘿卜素。膜上還有約占50％面積的柴油膜區(qū)，它含有菌視質(zhì)，相當(dāng)于人眼中棒狀細(xì)胞所含的視紫質(zhì)。菌視質(zhì)是由一種蛋白質(zhì)和生色團(tuán)——視黃醛組成的。紫膜起了一個(gè)質(zhì)子泵的作用，也起著排鹽作用。
六、嗜壓菌嗜壓菌僅分布于深海底部和深油井等少數(shù)地方，可在1000個(gè)大氣壓、30℃下生長(zhǎng)。在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)這類嗜壓菌，要用2.5℃和1000個(gè)大氣壓，這時(shí)，它們長(zhǎng)出的菌數(shù)要比在1個(gè)大氣壓下高出10～1000倍。據(jù)實(shí)驗(yàn)證明，有些嗜壓菌甚至可在1400個(gè)大氣壓下正常生長(zhǎng)。
耐高溫和厭氧生長(zhǎng)的嗜壓菌能被用于油井下產(chǎn)氣增壓和降低原油粘度，借以提高采油收率。
上述菌種篩選的原則與要求1、在厭氧條件下能夠生存并以原油為營(yíng)養(yǎng)物；2、能夠降解石蠟或者大分子烷烴及其他有機(jī)物質(zhì)；3、能夠產(chǎn)生氣體(氫氣、甲烷等)4、能夠產(chǎn)生生物表面的活性劑；5、能夠生成有機(jī)溶劑(甲醇、乙醇、丙醇、丙酮等)；6、能夠生成有機(jī)酸(甲酸、乙酸、丙酸、乳酸等)；7、極限溫度低于150℃；8、極限礦化度低于150000mg/L。
菌種的篩選方法與步驟采用HUNGATE厭氧方式分別進(jìn)行富集、分離，被分離出來(lái)的單種細(xì)菌經(jīng)過(guò)培養(yǎng)、厭氧處理、進(jìn)一步純化、馴化，生理生化指標(biāo)和代謝產(chǎn)物的分析測(cè)試，并進(jìn)行細(xì)菌對(duì)原油直接作用(物理模擬)效果的分析。
將上述方法制得的菌液用于微生物采油領(lǐng)域中，所述的微生物采油技術(shù)是指利用微生物提高原油采收率的技術(shù)，微生物采油技術(shù)的作用機(jī)理是微生物在生物代謝作用下所產(chǎn)生的酶類，可以裂解重質(zhì)烴和石蠟，使原油粘度、凝固點(diǎn)降低，從而降低原油的流動(dòng)阻力，改善原油的流動(dòng)性能，提高原油產(chǎn)量和采收率；微生物在地層的生長(zhǎng)代謝過(guò)程中，能產(chǎn)生CO2、N2、H2、和CH4等氣體，原油中溶解這些氣體后形成泡沫，能保持和增加油層壓力隨著氣體飽和度的增加、油飽和度降低，因而使原油粘度下降，并且有助于驅(qū)油效率的提高，最終提高原油產(chǎn)量；微生物注入水驅(qū)油層后，生長(zhǎng)繁殖的菌體和代謝產(chǎn)物與重金屬形成沉淀物，具有高效堵水作用，封堵率可達(dá)到99％，增大掃油面積，提高采收率；微生物代謝作用產(chǎn)生的溶劑如醚、醛、酮等能夠溶解巖石孔隙的石油，特別是常規(guī)注水采油的一些很難出油的孔隙中的石油，經(jīng)過(guò)溶劑的溶解，可以提高采收率；微生物代謝產(chǎn)生多聚糖或雜糖，又稱黃胞酸脂或黃胞酸膠，可能提高注入液的粘度，降低油水粘度比，防止注入水竄。
利用微生物采油技術(shù)在低滲透油田應(yīng)用的作用機(jī)理微生物的代謝產(chǎn)物改善地層孔隙度；微生物的代謝過(guò)程分解地層污染物，提高地層有效滲透率；對(duì)稠油而言，微生物代謝的氣體使原油形成“泡沫油”，提高了驅(qū)油效率。
利用微生物技術(shù)的進(jìn)行清蠟、解堵的作用機(jī)理微生物菌液通過(guò)微生物對(duì)原油中的蠟晶組分進(jìn)行分解利用，并通過(guò)其代謝產(chǎn)物對(duì)其進(jìn)行各種方式的作用性，包括溶解、乳化、對(duì)蠟晶進(jìn)行性質(zhì)改變、管壁潤(rùn)濕等作用進(jìn)行清防蠟、解堵的。
本發(fā)明的淀粉糖化制備采油微生物菌液具有以下優(yōu)點(diǎn)施工成本低，所需設(shè)備少，可方便地利用常規(guī)設(shè)備；施工工序簡(jiǎn)單，操作方便；對(duì)低產(chǎn)、枯竭油藏該技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上具有吸引力；該技術(shù)不污染環(huán)境、不損壞地層，可在同一油藏或同一油井反復(fù)使用。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的淀粉糖化制備采油微生物菌液是通過(guò)下列方法實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例1a、混合反應(yīng)液的制備常溫下將1.0～1.4噸的玉米秸桿或土豆投入粉碎機(jī)中，粉碎至80～500目，置于反應(yīng)釜中，加入8～9噸水，攪拌均勻；b、升溫預(yù)熱酶化反應(yīng)將a步驟得到的混合液加熱至60～80℃時(shí)滴加1500～1800克α-淀粉酶，攪拌均勻加熱至100～120℃，恒溫1～4小時(shí)進(jìn)行酶化反應(yīng)；c、降溫糖化反應(yīng)將b步驟得到的酶化反應(yīng)液降溫至50～70℃，加入6000～7000克糖化酶攪拌，保溫1～4小時(shí)進(jìn)行糖化反應(yīng)，制行淀粉糖培養(yǎng)液，糖度在5°～30°；d、菌種的培養(yǎng)當(dāng)c步驟得到的淀粉糖培養(yǎng)液降溫至25℃～40℃，加入酵母菌進(jìn)行微生物接種，培養(yǎng)60～80小時(shí)，即制得微生物采油菌液。
實(shí)施例2a、混合反應(yīng)液的制備常溫下將1.0噸的玉米秸桿或土豆投入粉碎機(jī)中，粉碎至80目，置于反應(yīng)釜中，加入8噸水，攪拌均勻；b、升溫預(yù)熱酶化反應(yīng)將a步驟得到的混合液加熱至60℃時(shí)滴加1500克α-淀粉酶，攪拌均勻加熱至100℃，恒溫1小時(shí)進(jìn)行酶化反應(yīng)；c、降溫糖化反應(yīng)將b步驟得到的酶化反應(yīng)液降溫至50℃，加入6000克糖化酶攪拌，保溫1小時(shí)進(jìn)行糖化反應(yīng)，制行淀粉糖培養(yǎng)液，糖度在5°；d、菌種的培養(yǎng)當(dāng)c步驟得到的淀粉糖培養(yǎng)液降溫至25℃，加入嗜熱菌進(jìn)行微生物接種，培養(yǎng)60小時(shí)，即制得微生物采油菌液。
實(shí)施例3a、混合反應(yīng)液的制備常溫下將1.4噸的玉米秸桿或土豆投入粉碎機(jī)中，粉碎至500目，置于反應(yīng)釜中，加入9噸水，攪拌均勻；b、升溫預(yù)熱酶化反應(yīng)將a步驟得到的混合液加熱至80℃時(shí)滴加1800克β-淀粉酶，攪拌均勻加熱至120℃，恒溫4小時(shí)進(jìn)行酶化反應(yīng)；c、降溫糖化反應(yīng)將b步驟得到的酶化反應(yīng)液降溫至70℃，加入7000克糖化酶攪拌，保溫4小時(shí)進(jìn)行糖化反應(yīng)，制行淀粉糖培養(yǎng)液，糖度在30°；d、菌種的培養(yǎng)當(dāng)c步驟得到的淀粉糖培養(yǎng)液降溫至40℃，加入嗜冷菌進(jìn)行微生物接種，培養(yǎng)80小時(shí)，即制得微生物采油菌液。
實(shí)施例4a、混合反應(yīng)液的制備常溫下將1.1噸的玉米秸桿或土豆投入粉碎機(jī)中，粉碎至100目，置于反應(yīng)釜中，加入8噸水，攪拌均勻；b、升溫預(yù)熱酶化反應(yīng)將a步驟得到的混合液加熱至65℃時(shí)滴加1600克β-淀粉酶，攪拌均勻加熱至110℃，恒溫2小時(shí)進(jìn)行酶化反應(yīng)；c、降溫糖化反應(yīng)將b步驟得到的酶化反應(yīng)液降溫至55℃，加入6300克糖化酶攪拌，保溫2小時(shí)進(jìn)行糖化反應(yīng)，制行淀粉糖培養(yǎng)液，糖度在10°；d、菌種的培養(yǎng)當(dāng)c步驟得到的淀粉糖培養(yǎng)液降溫至30℃，加入嗜酸菌進(jìn)行微生物接種，培養(yǎng)65小時(shí)，即制得微生物采油菌液。
實(shí)施例5a、混合反應(yīng)液的制備常溫下將1.3噸的玉米秸桿或土豆投入粉碎機(jī)中，粉碎至400目，置于反應(yīng)釜中，加入9噸水，攪拌均勻；b、升溫預(yù)熱酶化反應(yīng)將a步驟得到的混合液加熱至75℃時(shí)滴加1700克α-淀粉酶，攪拌均勻加熱至115℃，恒溫3小時(shí)進(jìn)行酶化反應(yīng)；c、降溫糖化反應(yīng)將b步驟得到的酶化反應(yīng)液降溫至65℃，加入6800克糖化酶攪拌，保溫3小時(shí)進(jìn)行糖化反應(yīng)，制行淀粉糖培養(yǎng)液，糖度在25°；
d、菌種的培養(yǎng)當(dāng)c步驟得到的淀粉糖培養(yǎng)液降溫至35℃，加入嗜堿菌進(jìn)行微生物接種，培養(yǎng)75小時(shí)，即制得微生物采油菌液。
實(shí)施例6a、混合反應(yīng)液的制備常溫下將1.2噸的玉米秸桿或土豆投入粉碎機(jī)中，粉碎至300目，置于反應(yīng)釜中，加入8.5噸水，攪拌均勻；b、升溫預(yù)熱酶化反應(yīng)將a步驟得到的混合液加熱至70℃時(shí)滴加1650克β-淀粉酶，攪拌均勻加熱至113℃，恒溫2.5小時(shí)進(jìn)行酶化反應(yīng)；c、降溫糖化反應(yīng)將b步驟得到的酶化反應(yīng)液降溫至60℃，加入6500克糖化酶攪拌，保溫2.5小時(shí)進(jìn)行糖化反應(yīng)，制行淀粉糖培養(yǎng)液，糖度在20°d、菌種的培養(yǎng)當(dāng)c步驟得到的淀粉糖培養(yǎng)液降溫至32℃，加入嗜壓菌進(jìn)行微生物接種，培養(yǎng)70小時(shí)，即制得微生物采油菌液。
利用上述實(shí)施例1～6制得的微生物菌液進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工采油的方法是用微生物采油，如清防蠟、單井吞吐、驅(qū)替、壓裂、堵水等施工方法不同。但從根本上講，都是向井內(nèi)注入菌液或擠入地層，利用石油做營(yíng)養(yǎng)基，施工工藝簡(jiǎn)單。這里以單井吞吐施工方法為例介紹一下微生物采油現(xiàn)場(chǎng)施工方法1、施工設(shè)計(jì)(1)營(yíng)養(yǎng)液和菌類處理的計(jì)算設(shè)處理半徑為R(一般取2～5米，根據(jù)設(shè)計(jì)要求定)，油層有效厚度為H有效，孔隙度為φ，則處理體積V菌液＝0.2∏R2h有效φ(0.2為經(jīng)驗(yàn)系數(shù))(2)頂替液體積的計(jì)算V頂替液＝∏/4*[(D2-d2)(H′-h′)+D2(H-H′)]+C其中D-套管直徑；d-油管直徑；h-泵深；H-油層中部深度；h′-動(dòng)液面；H′-油管深度；C-附加系數(shù)，一般取2～5M3。
2、施工
(1)施工前必須洗井，使井筒內(nèi)死油完全清除。
(2)準(zhǔn)備泵車(一臺(tái))、罐車(二臺(tái))、微生物制劑、水源、施工人員二至三人。
(3)配液按適當(dāng)比例配制營(yíng)養(yǎng)液和菌液。
(4)停抽把抽油機(jī)停至下死點(diǎn)，上緊盤根。
(5)連接連接套管閘門與泵車，試壓。
(6)注入先替出動(dòng)液面至泵口的一段環(huán)空液體，然后關(guān)生產(chǎn)及回壓閥門，再注入配制好的營(yíng)養(yǎng)液和菌液。
(7)頂替用一定量的頂替液將營(yíng)養(yǎng)液和菌液擠入地層。關(guān)井一段時(shí)間(一般3至7天)后恢復(fù)生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.淀粉糖化制備采油微生物菌液，其步驟包括a、混合反應(yīng)液的制備常溫下將1.0～1.4噸的玉米秸桿或土豆投入粉碎機(jī)中，粉碎至80～500目，置于反應(yīng)釜中，加入8～9噸水，攪拌均勻；b、升溫預(yù)熱酶化反應(yīng)將a步驟得到的混合液加熱至60～80℃時(shí)滴加1500～1800克淀粉酶，攪拌均勻加熱至100～120℃，恒溫1～4小時(shí)進(jìn)行酶化反應(yīng)；c、降溫糖化反應(yīng)將b步驟得到的酶化反應(yīng)液降溫至50～70℃，加入6000～7000克糖化酶攪拌，保溫1～4小時(shí)進(jìn)行糖化反應(yīng)，制得淀粉糖培養(yǎng)液，糖度在5°～30°；d、菌種的培養(yǎng)當(dāng)c步驟得到的淀粉糖培養(yǎng)液降溫至25～40℃，進(jìn)行微生物接種，培養(yǎng)60～80小時(shí)，即制得微生物采油菌液。
2.如權(quán)利要求1所述的淀粉糖化制備采油微生物菌液，其操作步驟如下a、混合反應(yīng)液的制備常溫下將1.1～1.3噸的玉米秸桿及土豆等投入粉碎機(jī)中，粉碎至100～400目，置于反應(yīng)釜中，加入8～9噸水，攪拌均勻；b、升溫預(yù)熱酶化反應(yīng)將a步驟得到的混合液加熱至65～75℃時(shí)滴加1600～1700克淀粉酶，攪拌均勻加熱至110～115℃，恒溫2～3小時(shí)進(jìn)行酶化反應(yīng)；c、降溫糖化反應(yīng)將b步驟得到的酶化反應(yīng)液降溫至55～65℃，加入6300～6800克糖化酶攪拌，保溫2～3小時(shí)進(jìn)行糖化反應(yīng)，制行淀粉糖培養(yǎng)液，糖度在10°～25°；d、菌種的培養(yǎng)當(dāng)c步驟得到的淀粉糖培養(yǎng)液降溫至30～35℃，進(jìn)行微生物接種，培養(yǎng)65～75小時(shí)，即制得微生物采油菌液。
3.如權(quán)利要求1或2所述的淀粉糖化制備采油微生物菌液，其特征在于所述的淀粉酶是α-淀粉酶或β-淀粉酶。
4.如權(quán)利要求1或2所述的淀粉糖化制備采油微生物菌液，其特征在于是加入酵母菌、嗜熱菌、嗜冷菌、嗜酸菌、嗜堿菌、嗜鹽菌或嗜壓菌進(jìn)行微生物接種。
5.淀粉糖化制備采油微生物菌液是在微生物采油中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明屬于的淀粉糖化制備采油微生物菌液，是通過(guò)下列步驟制得常溫下將玉米秸桿或土豆投入粉碎機(jī)中粉碎置于反應(yīng)釜中，加入水?dāng)嚢杈鶆?；將上述得到的混合液加熱?0～80℃時(shí)滴加淀粉酶，攪拌均勻加熱至100～120℃，恒溫1～4小時(shí)進(jìn)行酶化反應(yīng)；再將驟得到的酶化反應(yīng)液降溫，加入6000～7000克糖化酶攪拌，保溫1～4小時(shí)進(jìn)行糖化反應(yīng)，制得淀粉糖培養(yǎng)液，糖度在5°～30°；再將得到的淀粉糖培養(yǎng)液降溫，進(jìn)行微生物接種，培養(yǎng)60～80小時(shí)，即制得微生物采油菌液。其優(yōu)點(diǎn)是施工成本低，所需設(shè)備少，可方便地利用常規(guī)設(shè)備；施工工序簡(jiǎn)單，操作方便；對(duì)低產(chǎn)、枯竭油藏該技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上具有吸引力；該技術(shù)不污染環(huán)境、不損壞地層，可在同一油藏或同一油井反復(fù)使用。
文檔編號(hào)E21B43/22GK1962847SQ20061015102
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月11日
發(fā)明者龔智勇, 賈樹彪, 李勝賢 申請(qǐng)人:龔智勇