基于生物質(zhì)的油田化學(xué)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及得自產(chǎn)油微生物的微生物生物質(zhì)，所述微生物生物質(zhì)提供用于井相關(guān)流體的具有成本效益的生物降解性添加劑。所述生物質(zhì)可用作降濾失劑、粘度調(diào)節(jié)劑、乳化劑、潤(rùn)滑劑或密度調(diào)節(jié)劑。
【專利說(shuō)明】基于生物質(zhì)的油田化學(xué)品
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案
[0002]本申請(qǐng)要求2011年4月I日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1 / 471，013和2012年3月9日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1 / 609，214的權(quán)益，這些臨時(shí)申請(qǐng)據(jù)此整體以引用方式并入本文。
【背景技術(shù)】【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明為降濾失劑、橋堵材料、粘度調(diào)節(jié)劑提供基于微生物生物質(zhì)的成分，以及可用于鉆井液、維修流體、完井液、固井液、儲(chǔ)層流體和其他用于鉆井應(yīng)用的流體的其他用途?？捎米鹘禐V失劑、橋堵材料、粘度調(diào)節(jié)劑的基于微生物質(zhì)的材料涉及石油和天然氣勘探、地?zé)峋?、水井和向地下鉆孔的其他應(yīng)用領(lǐng)域。
[0004]發(fā)明背景
[0005]鉆井液(有時(shí)在本領(lǐng)域稱為“鉆井泥漿”)是結(jié)合鉆孔而使用的流體。雖然通常用于鉆取石油和天然氣井，但是鉆井液也用于其他應(yīng)用，包括鉆水井和地?zé)峋?。鉆井液的三大類別是水基泥漿(其可以是分散的和非分散的)、非水性泥漿(有時(shí)稱為“油基泥漿”)和氣態(tài)鉆井流體。在鉆井時(shí)，幾個(gè)問(wèn)題需要應(yīng)付，包括:保持鉆頭冷卻和干凈，地層流體(即，諸如存在于所鉆地層中的油的流體)進(jìn)入井筒，以及懸浮和除去鉆屑。由于這些問(wèn)題，鉆井液需要具有正確的粘度和流動(dòng)性的組合。鉆井液需要足夠粘稠，以防止地層流體進(jìn)入井筒以及以懸浮鉆屑。某些鉆井液也帶出或除去懸浮的鉆屑。
[0006]當(dāng)鉆取油井時(shí)，可迫使來(lái)自鉆井液的濾液進(jìn)入鄰近的地下地層(“侵入”)。這會(huì)損壞地層；例如，一些地帶含有粘土，這些粘土被鉆井液水化時(shí)往往會(huì)阻擋油和氣進(jìn)入鉆孔。為防止或減少這種損壞，降濾失劑用來(lái)控制水性鉆井液的滲濾速率并通形成濾餅起到密封地層中的孔的作用。用于密封濾餅(或“壁餅”)孔的材料包括了諸如淀粉、改性淀粉、纖維素、改性纖維素、合成聚合物(諸如聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺)和褐煤的材料(參見(jiàn)以引用方式并入本文的美國(guó)專利號(hào)5，789，349)。
[0007]侵入由通常比地層壓力大的靜液柱的壓差引起，特別是在低壓力或枯竭的地帶。侵入也因巖石中的開(kāi)口和流體穿過(guò)巖石的能力、地帶的孔隙率和滲透性所致。更近的技術(shù)利用通過(guò)向水或鹽水中加入專門(mén)的聚合物而產(chǎn)生的低剪切速率粘度(LSRV)流體，以形成鉆井液。這些聚合物在非常低的剪切速率下產(chǎn)生極高的粘度。LSRV通過(guò)產(chǎn)生進(jìn)入地層開(kāi)口的高阻力而有助于控制鉆井液的侵入和滲濾。由于流體以非常慢的速率運(yùn)動(dòng)，因此粘度變得很高，并且鉆井液以 輕微的滲透包含在鉆孔內(nèi)。參見(jiàn)"Drill-1n Fluids Improve HighAngle Well Production" , Supplement to the Petroleum Engineer International,March,1995。
[0008]然而，循環(huán)液漏失仍然是一個(gè)問(wèn)題。當(dāng)靜水柱的差壓遠(yuǎn)大于地層壓力時(shí)，就會(huì)發(fā)生循環(huán)液漏失。巖石的開(kāi)口接納并儲(chǔ)存鉆井液，使得較少回到表面發(fā)生再循環(huán)。流體在井下流失，并會(huì)導(dǎo)致孔洞不穩(wěn)定、卡住鉆桿和井控喪失。除了流體體積流失外，還需要昂貴的循環(huán)液漏失材料(LCM或“降濾失劑”)。這些材料通常為諸如甘蔗纖維、木纖維、棉籽殼、堅(jiān)果殼、云母、玻璃紙和其他材料的纖維、顆粒狀或薄片材料。將這些LCM材料加到流體體系中，使得它們可被帶入漏失區(qū)并嵌入以形成架橋，其他材料則可以在架橋上開(kāi)始聚集和密封(參見(jiàn)以引用方式并入本文的美國(guó)專利號(hào)6，770，601)。
[0009]除了用于鉆井的流體外，各種流體也用于從井中采出諸如石油和天然氣的自然資源。這些流體可起到抑制腐蝕、從水中分離烴、阻止形成抑制性固體(諸如石蠟、垢和金屬氧化物)以及提高井產(chǎn)量的作用。流體還可以用于固井、水力壓裂和酸化。
發(fā)明概要
[0010]本發(fā)明在某些實(shí)施方案中提供用于形成或維護(hù)鉆孔或井或者從鉆孔或井進(jìn)行生產(chǎn)的流體，其中該流體包含來(lái)自產(chǎn)油微生物的生物質(zhì)。在特定實(shí)施方案中，生物質(zhì)起到橋堵齊?、降濾失劑、粘度調(diào)節(jié)劑、乳化劑、潤(rùn)滑劑和/或密度調(diào)節(jié)劑的作用。在一些實(shí)施方案中，流體包含水性或非水性溶劑并任選地包含一種或多種另外的組分，使得流體可作為鉆井液、鉆開(kāi)液、修井液、解卡液(spotting fluid)、固井液、儲(chǔ)層流體、采出液、水力壓裂流體或完井液。流體中的生物質(zhì)可以來(lái)自產(chǎn)油微生物，諸如微藻、酵母、真菌或細(xì)菌。微生物生物質(zhì)可以包括例如完整細(xì)胞、裂解細(xì)胞、完整細(xì)胞與裂解細(xì)胞的組合、從中去除了油的細(xì)胞和/或來(lái)自產(chǎn)油微生物的多糖。在某些實(shí)施方案中，微生物生物質(zhì)經(jīng)化學(xué)修飾。示例性化學(xué)修飾包括疏水、親水、陰離子和陽(yáng)離子部分的共價(jià)連接。在特定實(shí)施方案中，微生物生物質(zhì)通過(guò)選自以下的一種或多種化學(xué)反應(yīng)而化學(xué)修飾:酯交換、皂化、交聯(lián)、陰離子化(例如羧甲基化)、乙酰化和水解。微生物生物質(zhì)在某些實(shí)施方案中可占流體的約0.1重量％至約20重量％。
[0011]在多個(gè)實(shí)施方案中，流體包含一種或多種選自以下的另外添加劑:膨潤(rùn)土、黃原膠、瓜爾膠、淀粉、羧甲基 纖維素、羥乙基纖維素、聚陰離子纖維素、殺生物劑、PH調(diào)節(jié)劑、除氧劑、起泡劑、破乳劑、腐蝕抑制劑、粘土控制劑、分散劑、絮凝劑、減摩劑、橋堵劑、潤(rùn)滑劑、增粘劑、鹽、表面活性劑、酸、降濾失添加劑、氣體、乳化劑、密度調(diào)節(jié)劑、柴油燃料和微泡沫(aphron)。例如，流體可包含濃度為流體約0.001質(zhì)量％至5質(zhì)量％的平均直徑為5至50微米的微泡沫。
[0012]在特定實(shí)施方案中，生物質(zhì)通過(guò)產(chǎn)油微生物的干燥、壓榨和溶劑提取油的一者或多者而產(chǎn)生。生物質(zhì)在某些實(shí)施方案中可由產(chǎn)油微生物的異養(yǎng)生長(zhǎng)產(chǎn)生，包括例如專性異養(yǎng)生物諸如桑椹型無(wú)綠藻(Prototheca moriformis)的異養(yǎng)生長(zhǎng)。
[0013]在某些實(shí)施方案中，與不含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的流體相比，包含上述產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的流體具有降低的API濾失試驗(yàn)值。示例性的流體根據(jù)持續(xù)7.5或30分鐘的API濾失試驗(yàn)相對(duì)于不含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的對(duì)照流體而言可具有大于2、5或10倍的流體濾失降低。在特定實(shí)施方案中，包含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的流體如使用Couette型粘度計(jì)測(cè)量相對(duì)于不含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的對(duì)照流體而言可具有2倍、5倍、10倍或更大的屈服點(diǎn)增加。在一些實(shí)施方案中，包含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的流體如根據(jù)通過(guò)陶瓷盤(pán)過(guò)濾器進(jìn)行的靜態(tài)濾失試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量相對(duì)于不含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的對(duì)照流體而言可具有至少2倍的初濾失量(spurt loss volume)降低。在特定實(shí)施方案中,包含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的流體如根據(jù)通過(guò)陶瓷盤(pán)進(jìn)行的靜態(tài)濾失試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量相對(duì)于不含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的對(duì)照流體而言可具有至少2倍的總濾失量降低。在任一種情況下，示例性陶瓷盤(pán)可具有5微米、10微米或20微米的孔徑。在某些實(shí)施方案中，在持續(xù)30分鐘或60分鐘后在靜態(tài)濾失試驗(yàn)中測(cè)量到了初濾失量或總濾失量的降低。在某些實(shí)施方案中，包含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的流體根據(jù)通過(guò)Couette型粘度計(jì)進(jìn)行的凝膠強(qiáng)度試驗(yàn)相對(duì)于不含該生物質(zhì)的對(duì)照流體而言可具有至少2倍的凝膠強(qiáng)度增加。在特定實(shí)施方案中，凝膠強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行7.5分鐘或30分鐘的持續(xù)時(shí)間。在一些實(shí)施方案中，在0.01 /秒與1000 /秒之間的剪切速率下測(cè)量時(shí)，包含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的流體在18°C與200°C之間的溫度下老化至少16小時(shí)后可比老化前具有更高的粘度計(jì)算值。
[0014]本發(fā)明在某些實(shí)施方案中還提供形成井筒、或維護(hù)、或從井中產(chǎn)生采出液的方法，其中該方法需要引入任何上述流體。在特定實(shí)施方案中，該方法需要使用流體進(jìn)行選自以下的井維修作業(yè):完井作業(yè)、防砂作業(yè)、修井作業(yè)和水力壓裂作業(yè)。有一些實(shí)施方案中，該方法需要通過(guò)操作鉆具組合鉆出井筒同時(shí)穿過(guò)井筒循環(huán)鉆井液而穿過(guò)地層鉆出井筒。在這些實(shí)施方案的變型形式中，生物質(zhì)實(shí)現(xiàn)以下效果中的一種或多種:堵塞井筒或井中的孔、向鉆具組合的鉆頭提供潤(rùn)滑和/或增加流體的粘度。
[0015]在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明還提供促進(jìn)井中的產(chǎn)甲烷微生物產(chǎn)生甲烷的方法。該方法需要向井中引入生物質(zhì)，其中通過(guò)培養(yǎng)產(chǎn)油微生物而產(chǎn)生生物質(zhì)。
[0016]在另外的方面，本發(fā)明提供基于微生物生物質(zhì)的降濾失劑、橋堵材料和粘度調(diào)節(jié)劑。微生物生物質(zhì)來(lái)自于已在導(dǎo)致高油含量的條件(諸如異養(yǎng)條件)下培養(yǎng)的產(chǎn)油微生物。在一些實(shí)施方案中，微生物生物質(zhì)保持大量的油，或微生物生物質(zhì)在除油之前使用(未提取的微生物生物質(zhì))。在一些實(shí)施方案中，微生物生物質(zhì)是在除去一大部分油的加工后剩余的“廢生物質(zhì)”。在另外的實(shí)施方案中，微生物生物質(zhì)是產(chǎn)油微生物產(chǎn)生的油或脂肪酸衍生物。在一些實(shí)施方案中，生物質(zhì)是經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾的生物質(zhì)，例如通過(guò)包括干燥、加熱、制薄片、碾磨、乙酰化、陰離子化、交聯(lián)或碳化的一種或多種工藝加工的生物質(zhì)，以提供本發(fā)明的基于微生物生物質(zhì)的降濾失劑。在多個(gè)實(shí)施方案中，產(chǎn)油微生物是產(chǎn)油細(xì)菌、微藻、酵母或者非酵母真菌。
[0017]在另外的方面，本發(fā)明提供包含本發(fā)明的降濾失劑的鉆井液。在多個(gè)實(shí)施方案中，鉆井液包含約0.1%至約20% (w / w或V / V)的所述降濾失劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，鉆井液是包含增粘劑的水性鉆井液。在另一個(gè)實(shí)施方案中，鉆井液是包含增粘劑的非水性鉆井液。在多個(gè)實(shí)施方案中，增粘劑選自海藻酸鹽聚合物、黃原膠、纖維素或纖維素衍生物、生物聚合物、膨潤(rùn)土。在一個(gè)實(shí)施方案中，鉆井液是包含潤(rùn)滑劑的水性鉆井液。在另一個(gè)實(shí)施方案中，鉆井液是包含潤(rùn)滑劑的非水性鉆井液。在多個(gè)實(shí)施方案中，在0.5rpm下通過(guò)布氏粘度計(jì)測(cè)量時(shí)，鉆井液具有至少20，000厘泊的低剪切速率粘度。
[0018]在又一個(gè)方面，本發(fā)明提供制備本發(fā)明的降濾失劑和鉆井液的方法，所述方法包括在導(dǎo)致蓄積至少10% (w / w)的油的條件下培養(yǎng)產(chǎn)油微生物。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)向鉆井液中加入基于微生物生物質(zhì)的降濾失劑而制備本發(fā)明的鉆井液。在多個(gè)實(shí)施方案中，鉆井液是常規(guī)的鉆井液，其中一種或多種降濾失劑部分地或全部地被本發(fā)明的基于微生物生物質(zhì)的降濾失劑替代。
[0019]在再一方面，本發(fā)明提供鉆井筒的方法，所述方法包括使用本發(fā)明的降濾失劑或鉆井液的步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0020]本發(fā)明提供降濾失劑和鉆井液。為了幫助理解本發(fā)明以及本發(fā)明的制備和實(shí)踐方式及其優(yōu)點(diǎn)，將該“【具體實(shí)施方式】”分成多個(gè)章節(jié)。第I節(jié)提供有幫助的定義。第II節(jié)提供可用于本發(fā)明方法的產(chǎn)油微生物以及將它們?cè)诋愷B(yǎng)條件下培養(yǎng)的方法。第III節(jié)提供用作本發(fā)明的降濾失劑的廢生物質(zhì)的制備方法。第IV節(jié)提供本發(fā)明的鉆井液以及在鉆井中使用它們的方法的說(shuō)明。在第IV節(jié)后，提供制備和使用本發(fā)明的多個(gè)方面和實(shí)施方案的示例性實(shí)施例。
[0021]1.定義
[0022]除非另有定義，否則本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常所理解的含義。以下參考文獻(xiàn)為技術(shù)人員提供本發(fā)明中所用的許多術(shù)語(yǔ)的一般定義:Singleton et al., Dictionary of Microbiology and Molecular Biology (2nded.1994) ；The Cambridge Dictionary of Science and Technology(Walker ed.,1988)；The Glossary of Genetics,5th Ed., R.Rieger etal.(eds.), Springer Verlag(1991)；和 Hale & Marham,The Harper Collins Dictionary ofBiology (1991) ? 如本文所用，以下術(shù)語(yǔ)具有歸屬于它們的含義，除非另外指明。
[0023]“微泡沫”是包含圍繞氣體或液體核心的一個(gè)或多個(gè)表面活性劑層的微泡。
[0024]“無(wú)異種生物混雜”是沒(méi)有其他活生物體污染的生物體培養(yǎng)。
[0025]“生物柴油”是適于用作柴油機(jī)燃料的生物產(chǎn)生的脂肪酸烷基酯。
[0026]“生物質(zhì)”是由細(xì)胞生長(zhǎng)和/或繁殖產(chǎn)生的材料。生物質(zhì)可以包含細(xì)胞和/或細(xì)胞內(nèi)內(nèi)容物及細(xì)胞外材料，包括但不限于細(xì)胞分泌的化合物。
[0027]“橋堵材料”是加到流體中防止或減少流體通過(guò)孔徑大于I毫達(dá)西的地質(zhì)地層漏失的材料。
[0028]“生物反應(yīng)器”或“發(fā)酵罐”意指封裝件或部分封裝件，諸如發(fā)酵槽或容器，在其中通常懸浮培養(yǎng)細(xì)胞。
[0029]“纖維素材料”包括纖維素消化產(chǎn)物(包括葡萄糖和木糖)和任選另外的化合物，諸如二糖、寡糖、木質(zhì)素、糠醛和其他化合物。纖維素材料來(lái)源的非限制性實(shí)例包括蔗渣、甜菜柏、玉米稻桿、木屑、鋸末和柳枝稷。
[0030]“培養(yǎng)”及其變型(諸如“培育”和“發(fā)酵”)是指通過(guò)使用選定的和/或受控的條件對(duì)一種或多種細(xì)胞的生長(zhǎng)(增加細(xì)胞大小、細(xì)胞內(nèi)容物和/或細(xì)胞活性)和/或繁殖(通過(guò)有絲分裂增加細(xì)胞數(shù)量)的刻意培養(yǎng)。生長(zhǎng)和繁殖兩者的組合稱為增殖。選定的和/或受控的條件的實(shí)例包括使用限定的培養(yǎng)基(具有已知的特性，諸如pH、離子強(qiáng)度和碳源)、規(guī)定的溫度、氧分壓(oxygen tension)、二氧化碳水平和生物反應(yīng)器中的生長(zhǎng)。培養(yǎng)不是指自然界中或無(wú)其他人工干預(yù)下的微生物的生長(zhǎng)或繁殖；例如，最終石化產(chǎn)生地質(zhì)原油的生物體自然生長(zhǎng)并非培養(yǎng)。
[0031]“細(xì)胞裂解”是指細(xì)胞在低滲環(huán)境中的裂解。細(xì)胞裂解由過(guò)度滲透或水向細(xì)胞內(nèi)運(yùn)動(dòng)(水化過(guò)多)引起。如果細(xì)胞無(wú)法承受內(nèi)部水的滲透壓，就會(huì)破裂。
[0032]“干重”和“細(xì)胞干重”意指在相對(duì)失水下測(cè)定的重量。例如，提及產(chǎn)油酵母生物質(zhì)按干重計(jì)包含規(guī)定百分比的特定組分意指將基本上所有水分除去后基于生物質(zhì)的重量計(jì)算百分比。
[0033]“外源基因”是指編碼已引入(“轉(zhuǎn)化進(jìn)”)細(xì)胞的RNA和/或蛋白的表達(dá)的核酸。轉(zhuǎn)化細(xì)胞可以稱為重組細(xì)胞，另外的外源基因可以引入其中。相對(duì)于被轉(zhuǎn)化的細(xì)胞，外源基因可來(lái)自不同的物種(并因此為異源的)，或來(lái)自于相同的物種(并因此為同源的)。因此，相對(duì)于基因的內(nèi)源拷貝，外源基因可以包括在細(xì)胞基因組中占有不同位置或處于不同控制下的同源基因。外源基因可以在細(xì)胞中以不止一個(gè)拷貝存在。外源基因可以在細(xì)胞中作為基因組的插入或作為游離體分子而保留。
[0034]“外源提供的”是指提供給細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)基的分子。
[0035]“榨油機(jī)壓榨”是用于從諸如大豆和油菜籽的原料中提取油的機(jī)械方法。螺旋榨油機(jī)是一種螺旋式機(jī)械，其通過(guò)類似籠桶的腔室壓榨材料。原料進(jìn)入榨油機(jī)的一側(cè)，而廢餅從另一側(cè)退出，同時(shí)油從籠中的榨條間滲出并加以收集。機(jī)器使用摩擦和來(lái)自螺桿傳動(dòng)的持續(xù)壓力來(lái)移動(dòng)和壓榨原料。油從固體無(wú)法通過(guò)的小口中滲出。隨著原料被壓榨，摩擦力通常引起原料升溫。
[0036]“固定碳源”是含碳的分子，通常為有機(jī)分子，它在能被所培養(yǎng)的微生物利用的培養(yǎng)基中在環(huán)境溫度和壓力下以固體和液體形式存在。
[0037]“降濾失劑”是加到流體中防止或減少流體的液體組分通過(guò)孔徑不到I毫達(dá)西的地質(zhì)地層漏失的材料。
[0038]“生長(zhǎng)”意指細(xì)胞大小、總細(xì)胞內(nèi)容物和/或各個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)量或重量的增加，包括由于將固定碳源轉(zhuǎn)化成細(xì)胞內(nèi)油而引起的細(xì)胞重量的增加。
[0039]“勻漿”指已被物理破壞的生物質(zhì)。
[0040]“烴”是僅含氫原子 和碳原子的分子，其中碳原子共價(jià)連接形成直鏈、支鏈、環(huán)化或部分環(huán)化主鏈，而氫原子則連接到其上。烴化合物的分子結(jié)構(gòu)從最簡(jiǎn)單的甲烷(CH4)(天然氣的成分)形式到非常重和非常復(fù)雜(例如某些分子，諸如存在于原油、石油和浙青中的浙青質(zhì))而各異。烴可以為氣體、液體、或固體的形式，或這些形式的任何組合，并在主鏈中的相鄰碳原子之間可以具有一個(gè)或多個(gè)雙鍵或三鍵。因此，該術(shù)語(yǔ)包括直鏈、支鏈、環(huán)化或部分環(huán)化的烷烴、烯烴、脂質(zhì)和石蠟。實(shí)例包括丙烷、丁烷、戊烷、己烷、辛烷和角鯊烯。
[0041]“限制濃度的營(yíng)養(yǎng)物”是培養(yǎng)物中限制所培養(yǎng)的生物體的繁殖的化合物濃度?！胺窍拗菩詽舛鹊臓I(yíng)養(yǎng)物”是在給定的培養(yǎng)期內(nèi)支持最大繁殖的濃度。因此，在給定培養(yǎng)期內(nèi)，在存在限制濃度的營(yíng)養(yǎng)物的情況下產(chǎn)生的細(xì)胞數(shù)量較之營(yíng)養(yǎng)物為非限制性的時(shí)要少。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物以高于支持最大繁殖時(shí)的濃度存在時(shí)，將營(yíng)養(yǎng)物稱為在培養(yǎng)物中“過(guò)量”。
[0042]“脂質(zhì)”是一類可溶于非極性溶劑(諸如乙醚和氯仿)并相對(duì)或完全不溶于水的分子。脂質(zhì)分子具有這些性質(zhì)，因?yàn)樗鼈冎饕墒杷缘拈L(zhǎng)烴鏈構(gòu)成。脂質(zhì)的實(shí)例包括脂肪酸(飽和的和不飽和的)；甘油酯或甘油糖脂(諸如單甘油酯、雙甘油酯、三甘油酯或中性脂肪，和磷酸甘油酯或甘油磷脂)；非甘油酯(鞘脂，包括膽固醇和類固醇激素的留醇脂質(zhì)，包括萜的異戊烯醇脂質(zhì)，脂肪醇，蠟，和聚酮化合物)；以及復(fù)雜的脂質(zhì)衍生物(糖連接的脂質(zhì)、或糖脂和蛋白連接的脂質(zhì))?！爸尽笔侵|(zhì)中被稱為“三酰甘油酯”的亞組。
[0043]“裂解物”是包含裂解細(xì)胞的內(nèi)容物的溶液。
[0044]“裂解”是足以釋放至少一些細(xì)胞內(nèi)內(nèi)容物的生物有機(jī)體的質(zhì)膜和任選細(xì)胞壁的破裂，通常通過(guò)破壞其完整性的機(jī)械、病毒或滲透機(jī)制。
[0045]“細(xì)胞溶解”是足以釋放至少一些細(xì)胞內(nèi)內(nèi)容物的破壞生物有機(jī)體的細(xì)胞膜和任
選細(xì)胞壁。
[0046]“微生物體”和“微生物”是微觀的單細(xì)胞生物體。
[0047]“油”意指由包括產(chǎn)油酵母、植物和/或動(dòng)物的生物體產(chǎn)生的任何三酰甘油酯(或三甘油酯油)。區(qū)別于“脂肪”的“油”除非另外指明否則是指在平常室溫和壓力下通常為液體的脂質(zhì)。例如，“油”包括來(lái)源于植物的蔬菜或種子油，包括但不限于來(lái)源于大豆、油菜籽、低芥酸菜子、棕櫚、棕櫚仁、椰子、玉米、橄欖、向日葵、棉籽、萼距花屬植物、花生、亞麻芥、芥菜籽、腰果、燕麥、羽扇豆、洋麻、金盞花、大麻、咖啡、亞麻籽、榛子、大戟屬植物、南瓜籽、芫荽、山茶、芝麻、紅花、稻、桐油樹(shù)、可可豆、椰子核、罌粟、蓖麻籽、美洲山核桃、荷荷巴、麻瘋樹(shù)、夏威夷果、巴西堅(jiān)果和鱷梨以及它們的組合。
[0048] 產(chǎn)油酵母”意指能夠天然蓄積按其細(xì)胞干重計(jì)超過(guò)20%脂質(zhì)的酵母，并屬于真菌的雙核(Dikarya)亞界。產(chǎn)油酵母包括諸如解脂耶氏酵母(Yarrowia Iipolytica)、粘紅酵母(Rhodotorula glutinis)、彎曲隱球菌(Cryptococcus curvatus)和斯達(dá)氏油脂酵母(Lipomyces starkeyi)的生物體。
[0049]滲透休克”是滲透壓急劇降低后溶液中的細(xì)胞破裂。有時(shí)引起滲透休克以將此類細(xì)胞的細(xì)胞組分釋放進(jìn)溶液。
[0050]“多糖”或“聚糖”是由通過(guò)糖苷鍵接合的單糖構(gòu)成的碳水化合物。纖維素是構(gòu)成某些植物細(xì)胞壁的多糖。纖維素可以通過(guò)酶解聚產(chǎn)生諸如木糖和葡萄糖的單糖以及較大的
二糖和寡糖。
[0051 ] “明顯包封的”意指超過(guò)50 %并通常超過(guò)75 %到90 %的所提及組分(例如海藻油)滯留在一個(gè)或多個(gè)產(chǎn)油微生物細(xì)胞中。
[0052]“明顯完整的細(xì)胞”和“明顯完整的生物質(zhì)”意指包含超過(guò)50%并通常超過(guò)75%、90%和98%的完整細(xì)胞的細(xì)胞群。在此背景下的“完整”意指封閉細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)組分的細(xì)胞膜和/或細(xì)胞壁的物理連續(xù)性尚未通過(guò)以下方式破壞:將會(huì)釋放出細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)組分達(dá)到超過(guò)培養(yǎng)中的細(xì)胞膜滲透性的程度。
[0053]“明顯裂解的”意指這樣一種細(xì)胞群，其中超過(guò)50%并通常超過(guò)75%至90%的細(xì)胞已被破壞使得細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)組分不再完全地封閉在細(xì)胞膜內(nèi)。
[0054]“增殖”意指生長(zhǎng)和繁殖兩者的組合。
[0055]“繁殖”意指通過(guò)有絲分裂或其他細(xì)胞分裂引起細(xì)胞數(shù)量的增力。
[0056]“可再生柴油”是通過(guò)脂質(zhì)的氫化和脫氧產(chǎn)生的烷烴(諸如CIO:0、C12:0、C14:0、C16:0和C18:0)的混合物。
[0057]“廢生物質(zhì)”及其變型(諸如“去脂膳食”和“脫脂生物質(zhì)”)是將油(包括脂質(zhì))和/或其他組分通過(guò)使用機(jī)械(即，通過(guò)螺旋榨油機(jī)施加)或溶劑提取法或這兩種方式從生物質(zhì)中提取或分離后的微生物生物質(zhì)。相較于從微生物生物質(zhì)中提取或分離油/脂質(zhì)前，此類脫脂膳食的油/脂質(zhì)的量減少，但通常含有一些殘余的油/脂質(zhì)。
[0058]“聲波處理”是通過(guò)使用聲波能量破壞生物材料(諸如細(xì)胞)的過(guò)程。
[0059]“粘度調(diào)節(jié)劑”是改變流體的流變性質(zhì)的試劑。流體的粘度是流體流動(dòng)阻力的度量。粘度調(diào)節(jié)劑用于在油田化學(xué)應(yīng)用中增加或降低流體的粘度。[0060]涉及體積比例的“V / V”或“V / V”意指組合物中一種物質(zhì)的體積與組合物體積的比率。例如，提及包含5% V / V酵母油的組合物意指組合物體積的5%由油構(gòu)成(例如，體積為IOOmm3的這樣的組合物將包含5mm3的油)，而組合物的剩余體積(例如在本例中為95mm3)由其他成分構(gòu)成。
[0061]涉及物質(zhì)濃度的“W / V”或“w / V”意指每IOOmL流體中物質(zhì)的克數(shù)。
[0062]涉及重量比例的“W / W”或“w / w”意指組合物中一種物質(zhì)的重量與組合物重量的比率。例如,提及包含5% w / w產(chǎn)油酵母生物質(zhì)的組合物意指組合物重量的5%由產(chǎn)油酵母生物質(zhì)構(gòu)成(例如，重量為IOOmg的這樣的組合物將包含5mg產(chǎn)油酵母生物質(zhì))，而組合物的剩余重量(例如，在本例中為95mg)由其他成分構(gòu)成。
[0063]I1.產(chǎn)油微生物和異養(yǎng)培養(yǎng)條件
[0064]由某些產(chǎn)生油的微生物(產(chǎn)油微生物)制備的生物質(zhì)可用于本發(fā)明的實(shí)施方案，包括作為降濾失劑。合適的微生物包括微藻、產(chǎn)油細(xì)菌和產(chǎn)油酵母?？捎糜诒景l(fā)明的產(chǎn)油微生物產(chǎn)生適于生產(chǎn)燃料或作為其他工業(yè)應(yīng)用的原料的油(脂質(zhì)或烴)。適于生產(chǎn)燃料的脂質(zhì)包括含有長(zhǎng)鏈脂肪酸分子的三酰甘油酯(TAG)。適于工業(yè)應(yīng)用(諸如制造)的脂質(zhì)或烴包括脂肪酸、醛、醇和烷烴。
[0065]產(chǎn)生脂質(zhì)或烴的任何生物體物種均可用于本發(fā)明的方法和鉆井液，然而天然產(chǎn)生高水平的合適脂質(zhì)或烴的微生物是優(yōu)選的。通過(guò)微生物產(chǎn)生烴在以引用方式并入本文的Metzger et al.,Appl Microbiol Biotechnol(2005) 66:486_496and A Look Back at theU.S.Department of Energy’s Aquatic Species Program:Biodiesel from Algae,NREL /TP-580-24190, John Sheehan,Terri Dunahay, John Benemann and Paul Roessler (1998)中給出了綜述。
[0066]出于本發(fā)明的目的，影響選擇用于產(chǎn)生微生物生物質(zhì)的微生物的注意事項(xiàng)包括:(I)按細(xì)胞重量百分比計(jì)的高脂質(zhì)含量；(2)容易生長(zhǎng)；和(3)易于加工。在特定實(shí)施方案中，當(dāng)收獲用于提取油時(shí)，微生物產(chǎn)生含有至少約40%至60%或更多(包括超過(guò)70% )脂質(zhì)的細(xì)胞。對(duì)于許多應(yīng)用，異養(yǎng)生長(zhǎng)(在不存在光的情況下基于糖或非二氧化碳的碳源)或可經(jīng)工程改造成此的微生物可用于本發(fā)明的方法和鉆井液。參見(jiàn)PCT公布號(hào)2010 /063031,2010 / 063032,2008 / 151149，它們都整體以引用方式并入本文。
[0067]天然存在的和經(jīng)基因工程改造的微藻是用于制備適用于本發(fā)明方法和結(jié)合到本發(fā)明鉆井液中的微生物生物質(zhì)的合適微生物。因此，在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案中，從中獲取微生物生物質(zhì)的微生物是微藻。可用于在本發(fā)明的方法中生成微生物生物質(zhì)并結(jié)合到本發(fā)明的鉆井液中的微藻屬和種的實(shí)例包括但不限于以下屬和種的微藻。
[0068]表1.微藻。
[0069]
【權(quán)利要求】
1.一種用于形成或維護(hù)鉆孔或井或者從鉆孔或井進(jìn)行生產(chǎn)的流體，所述流體包含來(lái)自產(chǎn)油微生物的生物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體，其中所述生物質(zhì)起到橋堵劑、降濾失劑、粘度調(diào)節(jié)劑、乳化劑、潤(rùn)滑劑或密度調(diào)節(jié)劑的作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體,其中所述流體包含水性或非水性溶劑并任選地包含一種或多種另外的組分，使得所述流體可作為鉆井液、鉆開(kāi)液、修井液、解卡液、固井液、儲(chǔ)層流體、采出液、水力壓裂流體或完井液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的流體，其中所述產(chǎn)油微生物選自微藻、酵母、真菌和細(xì)菌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的流體，其中所述微生物生物質(zhì)包括完整細(xì)胞、裂解細(xì)胞、完整細(xì)胞與裂解細(xì)胞的組合、從中去除了油的細(xì)胞或來(lái)自所述產(chǎn)油微生物的多糖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的流體，其中對(duì)所述微生物生物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)修飾。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的流體，其中所述化學(xué)修飾包括疏水、親水、陰離子和陽(yáng)離子部分的共價(jià)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體，其中所述微生物生物質(zhì)通過(guò)選自以下的一種或多種化學(xué)反應(yīng)而化學(xué)修飾:酯交換、皂化、交聯(lián)、陰離子化、乙?；退狻?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體，其中所述陰離子化為羧甲基化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的流體，其中所述微生物生物質(zhì)為所述流體的約0.1重量％至約20重量％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的流體，所述流體還包含選自以下的一種或多種添加劑:膨潤(rùn)土、黃原膠、瓜爾膠、淀粉、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚陰離子纖維素、殺生物劑、pH調(diào)節(jié)劑、除氧劑、起泡劑、破乳劑、腐蝕抑制劑、粘土控制劑、分散劑、絮凝劑、減摩劑、橋堵劑、潤(rùn)滑劑、增粘劑、鹽、表面活性劑、酸、降濾失添加劑、氣體、乳化劑、密度調(diào)節(jié)劑、柴油燃料和微泡沫。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的流體，其中所述流體包含濃度為所述流體約0.001質(zhì)量％至5質(zhì)量％的平均直徑為5至50微米的微泡沫。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12任一項(xiàng)所述的流體，其中所述生物質(zhì)通過(guò)所述產(chǎn)油微生物的干燥、壓榨和溶劑提取油的一者或多者而產(chǎn)生。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)所述的流體，其中所述生物質(zhì)通過(guò)所述產(chǎn)油微生物的異養(yǎng)生長(zhǎng)產(chǎn)生。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的流體，其中所述產(chǎn)油微生物為專性異養(yǎng)生物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的流體，其中所述產(chǎn)油微生物為桑椹型無(wú)綠藻(PiOtothecamoriformis)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16任一項(xiàng)所述的流體，其中所述流體與不含所述生物質(zhì)的流體相比具有API濾失試驗(yàn)降低。
18.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流體，其中所述流體的特征在于根據(jù)持續(xù)7.5或30分鐘的API濾失試驗(yàn)相對(duì)于不含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的對(duì)照流體而言大于2、5或10倍的流體濾失降低。
19.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流體，其中所述流體的特征在于如使用Couette型粘度計(jì)測(cè)量相對(duì)于不含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的對(duì)照流體而言屈服點(diǎn)增加2倍、5倍、10倍或更大。
20.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流體，其中所述流體的特征在于根據(jù)通過(guò)陶瓷盤(pán)式過(guò)濾機(jī)進(jìn)行的靜態(tài)濾失試驗(yàn)測(cè)量相對(duì)于不含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的對(duì)照流體而言初濾失量減少至少2倍。
21.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流體，其中所述流體的特征在于根據(jù)通過(guò)陶瓷盤(pán)進(jìn)行的靜態(tài)濾失試驗(yàn)測(cè)量相對(duì)于不含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的對(duì)照流體而言總濾失量減少至少2倍。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的流體，其中所述靜態(tài)濾失試驗(yàn)通過(guò)具有選自5微米、10微米和20微米的孔徑的陶瓷盤(pán)進(jìn)行。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的流體，其中所述總濾失在持續(xù)30分鐘或60分鐘后進(jìn)行測(cè)量。
24.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流體，其中所述流體的特征在于根據(jù)通過(guò)Couette型粘度計(jì)進(jìn)行的凝膠強(qiáng)度試驗(yàn)相對(duì)于不含產(chǎn)油微生物生物質(zhì)的對(duì)照流體而言凝膠強(qiáng)度增加至少2倍。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的流體，其中所述凝膠強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行選自7.5分鐘和30分鐘的持續(xù)時(shí)間之一。
26.根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流體，其中所述流體的特征在于當(dāng)在0.01 /秒與1000 /秒之間的剪切速率下測(cè)量時(shí)，在18°C與200°C之間的溫度下老化至少16小時(shí)后比老化前的粘度計(jì)算值更高。
27.一種形成井筒或維護(hù)井或由井產(chǎn)生采出液的方法，所述方法包括引入根據(jù)以上權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的流體。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，包括使用所述流體進(jìn)行井維修作業(yè)，所述井維修作業(yè)選自:完井作業(yè)、防砂作業(yè)、修井作業(yè)和水力壓裂作業(yè)。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，包括通過(guò)操作鉆具組合鉆出井筒同時(shí)穿過(guò)所述井筒循環(huán)鉆井液而穿過(guò)地層鉆出井筒。
30.根據(jù)權(quán)利要求27至29任一項(xiàng)所述的方法，其中所述生物質(zhì)堵住井筒或井中的孔。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述生物質(zhì)為鉆具組合的鉆頭提供潤(rùn)滑。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述生物質(zhì)增加所述流體的粘度。
33.一種刺激從井中的產(chǎn)甲烷微生物產(chǎn)生甲烷的方法，包括將通過(guò)培養(yǎng)產(chǎn)油微生物而產(chǎn)生的生物質(zhì)引入所述井中。
【文檔編號(hào)】E21B43/16GK103547653SQ201280021912
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月1日
【發(fā)明者】W·萊基特斯基, S·索薩, A·G·戴 申請(qǐng)人:索拉茲米公司