酶降解聚合物钻井液的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com第25卷第2期钻井液与完井液Vo1．25NO．22008年3月DRILLINGFLUID＆COMPLETIONFLUIDMar．2008文章编号：1001—5620(2008)020057—03酶降解聚合物钻井液的研究刘徐慧陈强陈馥李明华(1、西南石油大学化学化工学院，四川新都；2．四川石油管理局川西钻探公司，四川成都)摘要对于钻井液中聚合物造成的产层伤害和环境污染问题，可采用生物降解法进行处理。通过测定聚合物降解前后钻井液黏度

2、、滤失量的变化，测试了纤维素酶、碱性蛋白酶和胰酶对聚合物钻井液的降解性能并进行了对比研究。实验结果表明，3种酶在降解聚合物的同时都不会引起钻井液滤失量的大幅度增加，其中纤维素酶对聚合物钻井液的降解效果最好，它的作用主要是使构成高分子骨架的键断裂，其最佳作用条件为：温度为30℃、pH值为7～8、加量为0．3；纤维素酶能在短时间内清除泥饼，其解堵效果比HCI及Hz0好。关键词聚合物钻井液酶降解防止地层损害环境保护中图分类号：TE258TE9105文献标识码：A聚合物钻井液具有流变性好、钻井速度快、稳定pH值为7～8

3、，酶活力为4000u／g，德阳新诺赛公司井壁、抑制性强、对油气层的损害小等优点，但同时生产；OCMA土，山东潍坊生产；XY一27、FA一367，成也存在不足之处，如滤失量较大、泥饼疏松、易生成都嘉陵化工实业有限公司生产；LV—CMC，重庆力宏沉淀，其中未溶解及不溶的聚合物会堵塞孔隙通道精细化工有限公司生产，以上均为工业品。而对油气层造成伤害，另外，废弃钻井液和钻屑中所1．2实验方法含的聚合物等各种化学添加剂对地下水和地表水的按照如下配方配制聚合物钻井液污染危及周围农田及水源、生物的生长。为解决这5％OCMA土+

4、0．3FA一367+0．3XY一27+一系列问题，国外的研究者做了大量研究后得出：生0．8LV—CMC+自来水物酶是比化学剂如酸、氧化剂等物质更有效、更环保将上述钻井液在50¨C的水浴中反应6h后，用的去除类似伤害的物质Ⅲ1]。酶对聚合物钻井液的降ZNN—D6型旋转黏度计及SD6A型失水量测定仪测解主要体现在酶能使构成高分子骨架的键断裂，在定其表观黏度及API滤失量，根据降解率的大小确线型聚合物中，这样的化学变化导致分子量的降低，定每种酶的最佳加量；按照3种酶的最佳加量，在反即链长的减小，从而达到降低聚合物钻井

5、液黏度的应6h的条件下，改变反应温度及pH值，根据降解目的，同时由于高分子骨架被打破，释放出自由水，率的大小确定每种酶的最佳反应温度及最适宜pH使钻井液滤失量也随之增大，所以可通过测定钻井值。其中最适宜pH值的确定是利用盐酸或氢氧化液的表观黏度及滤失量来表征酶降解钻井液中聚合钠溶于蒸馏水调节至所需pH值，然后取20mL所物的程度。得溶液，将酶溶解后再加入到钻井液中。1实验部分2结果与讨论1．1原材料2．1酶加量对其降解性能的影响纤维素酶，适用温度为30～90℃，适用pH值理论上讲，酶对聚合物的降解能力是无限的，

6、因为6～7，酶活力为3万u／g，四JII省发酵研究所生为在降解过程中，酶的立体结构可能发生某种变化，产；碱性蛋白酶，适用温度为60～70。C，适用pH值但在反应结束后，酶本身不消耗，并恢复到原来状为6～7，酶活力为20万u／g，广西南宁庞博生物工态，故酶的用量较小l2]。程有限公司生产；胰酶，适用温度为40℃左右，适用酶加量对钻井液黏度及滤失量的影响如表l所第一作者简介：刘徐慧，在读硕士研究生，l982年生，2004年毕业于西华师范大学化学教育专业。地址：四川省成都市新都区西南石油大学研究生院2005级5班；邮

7、政编码610500；电话(028)83031514；E-mail：liuxuhuimn@163．com。维普资讯http://www.cqvip.com学兔兔www.xuetutu.com58钻井液与完井液2008年3月示。从表1可以看出：随着3种酶加量的增加，钻井增加1～2倍。在40℃左右时，酶的活性最大，温度液表观黏度逐渐减小，滤失量有所增加，从而表征了再升高时，酶的活性反而降低，这是由于当温度达到钻井液中聚合物被降解的程度；当酶的加量达到一酶的变性温度时，酶会发生变性反应，在较高的温度定值时，表观黏度不再

8、发生明显变化；纤维素酶在最下，酶的变性和酶的反应速度将一样快，而且这种变佳加量时对聚合物钻井液的黏度影响最大，原因是性是不可逆的]，所以当超过最适温度后，酶的反应纤维素酶可将该钻井液中的LV—CMC完全降解为速度逐步降低，酶会变性失活_4]。温度对酶作用的单糖和二糖；碱性蛋白酶和胰酶对钻井液的黏度影影响如表3所示。响不大，因为没有其合适的底物存在，其专一性没有表3温度对酶作用的影响得到