本发明属于生物,具体涉及多酚复配包裹提高生物酶及枯草芽孢杆菌等生物基制剂降解胍胶稳定性的生物制剂及其应用。
背景技术:
1、作为非常规油气资源开发的重要环节,压裂改造能够提高储层渗透性,使得油气井达到工业生产标准。然而,压裂液及其残留物可能导致储层污染和堵塞,造成储层伤害,从而降低压裂效果,影响油气产量,这已成为非常规油气开发所面临的技术挑战。因此,研究修复压裂液造成的储层伤害方法变得至关重要。
2、在低渗透油藏水力压裂中,以胍胶为代表的聚合物水基压裂液由于其材料来源广、携砂效果好,目前已被广泛应用。理论上,胍胶压裂液在完成压裂过程后,在破胶剂的作用下破胶水化并返排回地面,从而在支撑剂填充层形成渗透率较大的裂缝油气通道。然而通常仅有部分胍胶能顺利返排回地面,剩余的胍胶仍残留在储层的裂缝和基质中,从而造成储层伤害。
3、目前常用的方法通常是增加化学破胶剂的用量或者研究改良压裂液的制备方法,成本高,用量大,甚至会引起管道二次伤害。同时,常规修复技术如强酸或过氧化物处理存在管线腐蚀、地层不匹配、地层吸附、用量大、成本高、解除效果差等弊端。对比这些修复技术,微生物技术在修复储层压裂液伤害方面具有储层的配伍性好,细菌与不会造成二次伤害;安全环保;无腐蚀;发酵成本低廉等技术优势。近年来,随着微生物技术的发展,微生物学与油气田开发技术交叉融合,具有广阔的应用发展前景。现有相关技术已有利用地衣芽孢杆菌提高物理模拟实验采收率(申请公布号:cn 115873737 a),利用地衣芽孢杆菌降解压裂液(申请公布号:cn 113186127 a);现有的生物酶或微生物技术尚未建立完整的理论研究,生物酶或是微生物涉及到复杂的生理生化现象,在储存环境中有可能出现失活等不稳定情况,所以需要通过提高胍胶降解过程中的稳定性,进一步提高胍胶降解的效果。
技术实现思路
1、发明目的:针对现有技术存在的问题,本发明提供一种提高胍胶降解稳定性的生物制剂,本发明的金属-多酚生物制剂可以显著提高生物酶或枯草芽孢杆菌降解胍胶稳定性,具有耐高温和耐碱特性,有效解决了生物酶或微生物在实际应用过程中可能出现的易失活等不稳定现象。
2、技术方案:为了实现上述目的,本发明所述提高胍胶降解稳定性的生物制剂,所述生物制剂以金属-多酚为生物外壳,包裹生物酶或枯草芽孢杆菌。
3、其中,所述金属为铁,所述多酚为单宁酸、没食子酸和表没食子儿茶素没食子酸酯中的任意一种或者多种。
4、其中,所述生物酶为纤维素酶、α-半乳糖苷酶和β-甘露聚糖酶中的任意一种或者多种。
5、其中,所述枯草芽孢杆菌包括但不限于枯草芽孢杆菌zl09-26、枯草芽孢杆菌168、枯草芽孢杆菌6051中的任意一种或者多种。
6、作为优选,所述枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌zl09-26。
7、本发明所述的多酚复配提高生物基制剂降解胍胶稳定性的生物制剂的制备方法,包括如下步骤:
8、(1)将生物酶加入水中或者将枯草芽孢杆菌进行培养得到悬浮液;
9、(2)将酸溶液和金属盐水溶液加入生物酶溶液或者枯草芽孢杆菌悬浮液中,剧烈混合,加入缓冲液,形成稳定的自组装外壳,洗涤后重悬菌液,再次加入酸溶液和金属盐,重复上述过程一至四次。
10、其中,步骤(1)中枯草芽孢杆菌接种在lb培养基中过夜培养12h-16h,调节菌液浓度,使得od600=1.0~4.0。
11、其中,步骤(2)中金属盐为氯化铁、硫酸铁或者硝酸铁。
12、其中,步骤(2)中酸和金属盐的质量比为1.6:0.2-0.3。
13、作为优选,步骤(2)中酸和金属盐的质量比为1.6:0.22-0.26。
14、作为优选,所述酸和金属盐的质量比为1.6:0.24,所述酸为单宁酸,所述金属盐为氯化铁。
15、其中,步骤(2)中所述缓冲液为mops缓冲液、pbs缓冲液或者hepes缓冲液。
16、作为优选,将枯草芽孢杆菌zl09-26接种在lb培养基中过夜培养12h-16h,使用紫外分光光度计调节菌液浓度,使得od600=1.0~4.0。将125μl单宁酸水溶液(1.6mg/ml)和125μl氯化铁水溶液(0.24mg/ml)依次加入枯草芽孢杆菌zl09-26悬浮液(250μl,od600=4.0)中。将得到的悬浮液剧烈混合10s,并在悬浮液中加入0.5ml(20mm,ph 7.4)的mops缓冲液,形成稳定的自组装外壳。用1ml去离子水洗涤三次,以去除任何残留的起始物质,pbs重悬菌液。从加入单宁酸和氯化铁到用去离子水洗涤的过程重复一至四次。
17、本发明所述的提高胍胶降解稳定性的生物制剂在胍胶稳定降解或黄原胶稳定降解中的应用。
18、进一步地,所述的生物制剂在稳定降解胍胶黏度以及降解压裂液破胶后形成的残渣中的应用。
19、本发明首次利用金属-多酚网络包裹特定生物酶或微生物,提供对生物酶或微生物的保护,从而提高胍胶或者黄原胶降解过程中生物酶或微生物的稳定性。本发明发现在50℃的环境中,相比于未包裹的枯草芽孢杆菌zl09-26,多酚包裹的枯草芽孢杆菌zl09-26的生长一直呈上升趋势,说明多酚生物外壳确实提高了稳定性,进一步的实验也证明了包裹后的微生物良好的胍胶降解效果;此外,多酚包裹的生物酶也具有较好的胍胶降粘效果。其中单宁酸(ta)等作为一种常见的天然植物多酚,广泛应用于材料设计和生物医学,它具有高含量的没食子酰基,可通过氢键、配位键、疏水性和静电相互作用与多种物质相互作用,没食子酰基部分可以与不同的多价金属离子配位,并组装成金属酚网络。
20、本发明制备的金属-多酚生物制剂可以显著提高生物酶或枯草芽孢杆菌降解胍胶稳定性,具有耐高温和耐碱特性,尤其是可以保证恶劣条件下(如高温、碱性)胍胶的稳定降解。此外,本发明通过实验发现,本发明生物制剂中特定比例的单宁酸以及氯化铁的含量也是保证高温和碱性条件胍胶稳定高效降解的关键任何,其中任何一种物质含量过高或者过低均显著影响高温(50℃)以及碱性(ph=10)条件下的降解效果。
21、有益效果:与现有技术相比,本发明具有如下优点:
22、本发明首次利用多酚网络包裹生物酶或微生物提高胍胶或者黄原胶降解过程中生物酶或微生物的稳定性,从而提高降解胍胶稳定性。其中利用铁离子和单宁酸自组装形成多酚网络结构包裹在微生物或生物酶表面,铁离子和单宁酸等天然存在,价格较低;形成的金属-多酚配合物外壳能够提高枯草芽孢杆菌在50℃的稳定性,监测了培养不同时间的有外壳包被和无外壳的枯草芽孢杆菌生长情况,菌落数明显提升,进一步投入胍胶溶液中,胍胶黏度显著下降,平均相对分子量下降91.98%,此外,本发明发明制备的生物制剂包裹枯草芽孢杆菌后能够进一步降解压裂液破胶后形成的残渣。本发明有效解决了储层环境中微生物或酶的应用还未成熟的问题,本发明制备的多酚外壳应用于胍胶降解领域,有望成为一种新型的胍胶降解技术。
1.一种提高胍胶降解稳定性的生物制剂,其特征在于,所述生物制剂以金属-多酚为生物外壳,包裹生物酶或枯草芽孢杆菌。
2.根据权利要求1所述的多酚复配提高生物基制剂降解胍胶稳定性的生物制剂,其特征在于,所述金属为铁,所述多酚为单宁酸、没食子酸和表没食子儿茶素没食子酸酯中的任意一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的多酚复配提高生物基制剂降解胍胶稳定性的生物制剂,其特征在于,所述生物酶为纤维素酶、α-半乳糖苷酶和β-甘露聚糖酶中的任意一种或者多种。
4.根据权利要求1所述的多酚复配提高生物基制剂降解胍胶稳定性的生物制剂,其特征在于,所述枯草芽孢杆菌包括但不限于枯草芽孢杆菌zl09-26、枯草芽孢杆菌168、枯草芽孢杆菌6051中的任意一种或者多种。
5.一种权利要求1所述的多酚复配提高生物基制剂降解胍胶稳定性的生物制剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中枯草芽孢杆菌接种在lb培养基中过夜培养12h-16h,调节菌液浓度,使得od600=1.0~4.0。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中金属盐优选为氯化铁、硫酸铁或者硝酸铁。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中酸和金属盐的质量比为1.6:0.2-0.3。
9.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述缓冲液为mops缓冲液、pbs缓冲液或者hepes缓冲液。
10.一种权利要求1所述的多酚复配提高生物基制剂降解胍胶稳定性的生物制剂在胍胶稳定降解或黄原胶稳定降解中的应用。