原文地址:黄原胶和瓜尔胶的降解-破胶技术
1 黄原胶和瓜尔胶降解的必要性与现状
两种胶都广泛应用于石油工作液(钻井液、完井液和压裂液等)的稠化剂。但是作为石油工作液,从高黏度恢复到低黏度,使工作液从地层中清理和保护油层,也是钻井和压裂采油的重要一步。完成这一步离不开其中的破胶剂,破胶剂的破胶效果直接影响工作液的返排和作业效果。
压裂液常用的破胶剂为氧化剂类和酶类。氧化剂类主要是过硫酸盐等,它通过热分解产生两个自由基,再同聚合物发生反应。
O2S-O-OSO2→2·OSO2
理论上每个瓜尔胶结构单元中的两个α-1,4-糖苷键和一个β-1,6-糖苷键同时断开,
可以将瓜尔胶降解单糖。但是由于自由基进攻缺乏选择性,故使用过硫酸盐时,
每个瓜尔胶结构单元中的18个糖苷键都可以断开,破胶剂的耗量大。而且,反应产物为一些结构复杂、大小不等的聚合物片断,这些碎片往往聚集起来堵塞裂缝。另外,使用氧化剂破胶对地质和环境也有较大的破坏作用。而且,低温油田一般不采用化学方法破胶,因为这种方法在地层温度低于60℃时效果会大大降低。因此,研发新的破胶技术,成了石油领域科学家十分关注的科研课题。
酶类是一种生物催化剂,在反应过程中本身不会损耗,而且反应条件相对温和、选择性强,有很好的应用前景。油田上常用的酶破胶剂是未经提纯的含有半纤维素酶、果胶酶和淀粉酶等的混合物。近几年,已经分离出了能够特效降解瓜尔胶的特效酶,实验表明其破胶效果要优于过硫酸盐。
黄原胶由于其特殊的结构,对化学药品和酶攻击的降解具有良好的抵抗性,其破胶相对困难。上世纪90年代,美国科学家利用生物技术解决了低温状况下黄原胶的破胶技术,其产品已进入市场,但由于垄断生产,价格十分昂贵,同时由于受进口限制,国内仅有一两家油田少量使用。我国有很多低温油田,破胶技术一直困扰着这些油田。这些油田要么采用其他增粘剂替代黄原胶,要么采用化学方法破胶,但这些方法不仅效果差、污染环境,还会造成地层损害,影响石油生产。
2 生物破胶的必要性
