倒扣瓶法測定微生物清防蠟劑防蠟率試驗(yàn)研究

阮莎，易紹金，秦兵維 （長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

李啟棟 （長江大學(xué)期刊社，湖北 荊州434023）

在油層條件下，含蠟原油中的蠟通常會(huì)溶解在原油中。由于地溫梯度的存在，原油在從井底流向井口的過程中，不斷地向周圍的井壁散熱。當(dāng)油溫下降到原油析蠟點(diǎn)時(shí)，蠟晶微粒便開始在油流中和管壁處析出，油流中的蠟晶由于管道徑向的濃差擴(kuò)散和剪切擴(kuò)散作用，不斷地沉積在管壁上，即油井結(jié)蠟［1］。在油田開發(fā)過程中常常會(huì)出現(xiàn)油井結(jié)蠟現(xiàn)象，有些油井結(jié)蠟非常嚴(yán)重，容易導(dǎo)致油井的產(chǎn)油量下降，甚至?xí)斐捎途．a(chǎn)［2］。微生物清防蠟技術(shù)克服了傳統(tǒng)清防蠟技術(shù)的缺點(diǎn)，不會(huì)造成地層傷害，不會(huì)產(chǎn)生油井怠產(chǎn)，不會(huì)污染環(huán)境，可廣泛應(yīng)用于各種含蠟油井，是一種新型、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的油井防蠟技術(shù)［3］。

微生物清防蠟劑的作用機(jī)理［4～6］如下：①微生物具有粘附于黏土表面或金屬表面的特性，在其表面繁殖并形成一層親水膜，阻止蠟晶沉積。②微生物可將原油中的長碳鏈烴類降解為短碳鏈烴類，從而減少原油中重質(zhì)組分的含量，減輕原油結(jié)蠟，降低原油凝固點(diǎn)。③其新陳代謝產(chǎn)物有2類：一類是脂肪酸、類脂和糖等生物表面活性劑，可抑制蠟晶生長；另一類是短鏈烴、乙醇、乙醛、有機(jī)酸和氣體等，可提高原油中重質(zhì)組分的溶解度，減輕結(jié)蠟程度。根據(jù)微生物清防蠟劑的清防蠟原理，微生物清防蠟劑以防蠟為主，以清蠟為輔。但微生物清防蠟劑的防蠟效果如何評價(jià)，一直以來沒有一種有效、可靠的方法，更無相關(guān)統(tǒng)一的評價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)。最終由于微生物防蠟作用機(jī)理復(fù)雜、部分檢測方法技術(shù)要求高、分析誤差判斷排除難度大而使得微生物防蠟率成為了一個(gè)無法定量的問題，也嚴(yán)重影響了微生物清防蠟劑的規(guī)模化應(yīng)用。由于微生物清防蠟的作用機(jī)理完全不同于化學(xué)清防蠟劑，因此采用化學(xué)清防蠟劑的防蠟率的測定方法顯然是不科學(xué)的。因此，根據(jù)微生物清防蠟劑的機(jī)理，設(shè)計(jì)出一種微生物防蠟率測定方法，對于微生物的防蠟效果的評價(jià)、進(jìn)而推動(dòng)微生物清防蠟劑的研究和規(guī)模化應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。下面，筆者在查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料［7～9］、參考國內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)方法，如靜態(tài)法［10］（即掛片法）、倒杯法［11］等基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列試驗(yàn)研究，提出測定微生物清防蠟劑防蠟率的一種新方法——倒扣瓶法，并經(jīng)多次試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性。

1 倒扣瓶試驗(yàn)方法

倒扣瓶法測定微生物清防蠟劑防蠟率步驟如下：

1）取250ml洗凈干燥至恒重的錐形瓶10個(gè) （分別編號(hào)為1～10），分為2組，每組5瓶，其中1～5作為空白組，稱量錐形瓶空瓶質(zhì)量 （記為m空1～m空5），6～10作為試驗(yàn)組，稱量錐形瓶空瓶質(zhì)量 （記為m空6～ m空10）。

2）向空白組錐形瓶加入40ml的自來水，向試驗(yàn)組錐形瓶分別加入40ml的微生物清防蠟菌液，再向10個(gè)錐形瓶各加入 （40±0.1）g的不含水含蠟原油油樣。

3）將10個(gè)錐形瓶放入 （45±1）℃的恒溫培養(yǎng)箱中恒溫30min，使原油溶化成液態(tài)。

4）將10個(gè)錐形瓶放入恒溫 （40±1）℃搖床中震蕩 （120rpm）72h后取出。

5）將錐形瓶取出放入35℃的生化培養(yǎng)箱中恒溫90min，使各瓶充分結(jié)蠟。

6）在恒溫箱 （40±1）℃中放置60min后，將各錐形瓶分別倒扣入一接收器中，恒溫60min使錐形瓶不再滴油，然后取出結(jié)蠟錐形瓶，稱取油蠟粘壁的錐形瓶質(zhì)量，并將空白組和試驗(yàn)組分別記錄為m蠟1～m蠟5和m蠟6～m蠟10。

7）根據(jù)2組錐形瓶質(zhì)量差計(jì)算防蠟率：

為了驗(yàn)證上述試驗(yàn)方法的可行性，根據(jù)上述試驗(yàn)步驟，取某油田原油，以自來水為空白對照，分別測量自來水和某工業(yè)微生物防蠟菌劑作用于原油的防蠟量，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示：

表1 倒扣瓶法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

上述試驗(yàn)結(jié)果中，微生物清防蠟劑的防蠟量差距較小，工業(yè)微生物清防蠟菌劑的結(jié)蠟量比自來水要低得多，表明倒扣瓶法可以測量出工業(yè)菌劑的防蠟率，說明倒扣瓶法克服了以往測量微生物防蠟率方法與實(shí)際情況相差較大的缺點(diǎn)，是一種可用于實(shí)踐測量微生物防蠟率的方法。

2 驗(yàn)證試驗(yàn)

2.1 失活細(xì)菌與活性細(xì)菌的防蠟率對比

準(zhǔn)備240ml某工業(yè)微生物清防蠟菌劑，取其中的120ml，放入高壓滅菌鍋中在121℃下保持18min高溫滅菌后，標(biāo)記為失活菌液，剩余的120ml未滅菌的標(biāo)記為活性菌液。按照倒扣瓶法試驗(yàn)步驟，取某油田原油，以自來水為空白對照，分別測試失活菌液和活性菌液作用于原油后的防蠟率，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2試驗(yàn)結(jié)果表明，活性菌劑的防蠟率高達(dá)88.2%，失去活性的菌劑中仍存在具有一定的防蠟?zāi)芰Φ拇x物質(zhì)，其防蠟率為10.7%，進(jìn)一步證明了在微生物清防蠟劑中清防蠟細(xì)菌對防蠟起主要作用，其代謝產(chǎn)物對防蠟起次要作用，反證了微生物清防蠟劑防蠟機(jī)理的正確性。倒扣瓶法能反證微生物清防蠟機(jī)理，也驗(yàn)證了倒扣瓶法的可行性。

2.2 不同微生物清防蠟菌劑對同一原油的防蠟率測定

按倒扣瓶法 （每組取3個(gè)平行樣），取某油田原油，選取3種已經(jīng)運(yùn)用于油田的微生物防蠟劑，分別標(biāo)計(jì)為A、B和C。以自來水為空白對照，對A、B和C 3種不同微生物清防蠟劑對同一原油的防蠟率進(jìn)行測定，結(jié)果如表3所示。

表2 失活菌液－活性菌液的防蠟率對比

表3 不同微生物清防蠟菌液對同一原油的防蠟率測定結(jié)果

表3試驗(yàn)結(jié)果表明，不同微生物清防劑對同一油樣的防蠟率不同，不同微生物防蠟效率不同，而倒扣瓶法驗(yàn)證并顯現(xiàn)出其防蠟率不同，體現(xiàn)了倒扣瓶法的可行性，可為油田現(xiàn)場微生物清防蠟劑的選用提供科學(xué)參考。

2.3 同一微生物清防蠟菌劑對不同原油的防蠟率測定

按照上述試驗(yàn)方法 （每組取2個(gè)平行樣），取3種不同油田原油 （分別標(biāo)記為X、Y、Z）、某工業(yè)微生物清防蠟劑，以自來水為空白對照，對同一微生物清防蠟劑對不同原油的防蠟率進(jìn)行測定，結(jié)果如表4所示。

表4試驗(yàn)結(jié)果表明，同一微生物清防蠟劑作用于不同原油，由于原油本身組成的不同，微生物菌劑的防蠟率也不同，倒扣瓶法可以測出其清防蠟率的差異，進(jìn)一步驗(yàn)證了倒扣瓶法的可行性，為今后油田選用微生物清防蠟劑提供科學(xué)參考。

表4 同一微生物清防蠟菌液對不同原油的防蠟率測定結(jié)果

3 結(jié)論

1）倒扣瓶法能簡便科學(xué)、客觀地評價(jià)微生物清防蠟劑對原油的防蠟效果。

2）倒扣瓶法對微生物清防蠟劑防蠟率的測定，為微生物清防蠟劑的研究、評價(jià)和現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用提供可靠的依據(jù)。

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