本发明专利技术涉及一种利用改性碳纳米管固定化复合酶制备破胶剂的方法，属于破胶剂制备技术领域。本发明专利技术先用浓硝酸和浓硫酸对碳纳米管进行氧化改性，得改性碳纳米管作为固定酶载体，再分别将β‑甘露聚糖酶、纤维素酶和蛋白酶的复合酶固定在碳纳米管上，得改性碳纳米管固定化复合酶，再利用壳聚糖溶液和阿拉伯胶液制备得粘稠液，将其包覆在改性碳纳米管固定化复合酶表面，干燥后即可。本发明专利技术制备的破胶剂表面具有保护膜，添加在压裂液中可以防止粘度提前损失，压裂液破胶前粘度保持率达到100%；持久破胶能力高于98h，且返排压裂液无需进行处理，达到返排要求，具有可观的经济效益，减少对地层的伤害，岩心伤害率低于15%，提高油井产量。
A method for preparation of gel breaking agent using modified carbon nanotube composite immobilized enzyme
The invention relates to a method for preparing gel breaking agent using modified carbon nanotube composite immobilized enzyme, which belongs to the technical field of gel breaking agent preparation. The invention of carbon nanotubes modified by oxidation with concentrated nitric acid and concentrated sulfuric acid, the modified carbon nanotubes as immobilized enzyme carrier, then the beta mannanase, cellulase and protease enzyme fixed on carbon nanotubes, modified carbon nanotube immobilized enzyme, chitosan solution and reuse Arabia glue prepared viscous liquid, the coating is on the modified carbon nanotube immobilized enzyme composite surface drying. With a protective film breaking agent surface prepared by the invention, add in fracturing fluid viscosity can prevent early loss of fluid break before the viscosity retention rate was 100%; lasting gel breaking capacity is higher than that of 98H, and flowback of fracturing fluid without further treatment, achieve the flowback requirements, with considerable economic benefits, reduce the formation damage, core damage rate is less than 15%, to increase oil production.
【技术实现步骤摘要】
一种利用改性碳纳米管固定化复合酶制备破胶剂的方法
本专利技术涉及一种利用改性碳纳米管固定化复合酶制备破胶剂的方法，属于破胶剂制备
技术介绍
油田开发过程中，水力压裂是提高油井生产效率的有效方法。其原理是利用水凝胶传递高压，在岩层中形成裂缝，并利用水凝胶携带支撑剂进入裂缝。然后，利用破胶剂破坏水凝胶的携砂能力，使支撑剂沉积在裂缝中，从而使裂缝不可闭合，增加原油向油井中的渗透速率。常用的破胶剂为过硫酸铵，但该破胶剂加入过早或过多会使压裂液粘度提前损失，影响施工过程中压裂液的造缝能力，甚至造成提前脱砂，导致施工失败；而加入的过少，又会使破胶不彻底，对油层造成残渣和滞留液体伤害，降低导流能力，影响压裂效果。普通破胶剂溶解在液体中，随着液体滤失而滤失到地层中，溶解的破胶剂不会随滤饼上聚合物的浓缩而浓缩，不能有效地使滤饼破胶，因此会对地层造成永久性伤害。另一个缺点是破胶速率过快且不宜控制，造成施工中压裂液粘度过早损失。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对传统的破胶剂在施工中压裂液粘度过早损失，且破胶效率低下的问题，本专利技术先用浓硝酸和浓硫酸对碳纳米管进行氧化改性，得改性碳纳米管作为固定酶载体，再分别将β-甘露聚糖酶、纤维素酶和蛋白酶的复合酶固定在碳纳米管上，得改性碳纳米管固定化复合酶，再利用壳聚糖溶液和阿拉伯胶液制备得粘稠液，将其包覆在改性碳纳米管固定化复合酶表面，干燥后即可得到破胶剂，本专利技术制备得到的破胶剂，由于表面具有保护膜，添加在压裂液中可以防止粘度提前损失，且将酶固定在改性碳纳米管上，可以大大提高酶的活性，从而提高破胶效率，减少对地层的伤害，提高油井产量，具有可观的经济效益。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）称取3～5g直径为50～70nm，长度为10～20μm的碳纳米管，将其放入烧瓶中，并分别加入100～150mL质量分数65%硝酸溶液和120～150mL质量分数95%硫酸溶液，超声分散5～10min，分散后放入油浴锅中加热至120～130℃，冷凝回流10～12h，回流结束后减压蒸发至干，收集固体，将固体用去离子水超声清洗2～4次，每次洗涤3～5min，洗涤后放入真空干燥箱，在90～100℃温度下干燥10～20h，收集干燥物，得改性碳纳米管；（2）分别称取1～3gβ-甘露聚糖酶、1～5g纤维素酶、1～5g蛋白酶加入到150～200mLpH为6.0磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲溶液中，搅拌混合15～20min，得复合酶液，称取2～3g上述改性碳纳米管加入到复合酶液中，放入恒温摇床中，在温度为4℃、转速为80～100r/min的条件下进行振荡4～5h后，放入冰箱中，在3～5℃条件下固定15～20h，固定后过滤，得滤渣，分别用pH6.0的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲溶液和去离子水冲洗2～3次，冲洗后放入烘箱中，在80～100℃温度下干燥8～10h，干燥后得改性碳纳米管固定化复合酶，备用；（3）称取3～5g壳聚糖加入到300～500g质量分数1%乙酸溶液中，搅拌混合至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液，称取8～10g阿拉伯胶粉末加入到150～200g去离子水中，加热至50～60℃，搅拌至阿拉伯胶粉末溶解，得阿拉伯胶液，将阿拉伯胶液和160～200g的壳聚糖溶液混合，搅拌均匀得粘稠液；（4）称取250～300g上述粘稠液，向粘稠液中加入2～3g步骤（2）备用的改性碳纳米管固定化复合酶，放入冰水浴中，在0～5℃温度下搅拌混合1～2h，搅拌后抽滤，得滤渣，放入烘箱中，在70～80℃温度下干燥12～15h，干燥后即可得到破胶剂。本专利技术的应用方法：将本专利技术制备的破胶剂添加至压裂液中，添加的量为压裂液质量的1～2%，对其进行搅拌混合均匀后，含破胶剂的压裂液，再按常规方法，将其投置于油井中即可。经检测，压裂液破胶前粘度保持率达到100%，破胶后粘度降至3.6～4.3mPa·s，持久破胶能力高于98h，且返排压裂液无需进行处理，达到返排要求。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术制备的破胶剂表面具有保护膜，添加在压裂液中可以防止粘度提前损失，压裂液破胶前粘度保持率达到100%；（2）本专利技术制备的破胶剂持久破胶能力高于98h，且返排压裂液无需进行处理，达到返排要求，具有具有可观的经济效益；（3）本专利技术制备的破胶剂减少对地层的伤害，岩心伤害率低于15%，提高油井产量。具体实施方式首先称取3～5g直径为50～70nm，长度为10～20μm的碳纳米管，将其放入烧瓶中，并分别加入100～150mL质量分数65%硝酸溶液和120～150mL质量分数95%硫酸溶液，超声分散5～10min，分散后放入油浴锅中加热至120～130℃，冷凝回流10～12h，回流结束后减压蒸发至干，收集固体，将固体用去离子水超声清洗2～4次，每次洗涤3～5min，洗涤后放入真空干燥箱，在90～100℃温度下干燥10～20h，收集干燥物，得改性碳纳米管；分别称取1～3gβ-甘露聚糖酶、1～5g纤维素酶、1～5g蛋白酶加入到150～200mLpH为6.0磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲溶液中，搅拌混合15～20min，得复合酶液，称取2～3g上述改性碳纳米管加入到复合酶液中，放入恒温摇床中，在温度为4℃、转速为80～100r/min的条件下进行振荡4～5h后，放入冰箱中，在3～5℃条件下固定15～20h，固定后过滤，得滤渣，分别用pH6.0的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲溶液和去离子水冲洗2～3次，冲洗后放入烘箱中，在80～100℃温度下干燥8～10h，干燥后得改性碳纳米管固定化复合酶，备用；再称取3～5g壳聚糖加入到300～500g质量分数1%乙酸溶液中，搅拌混合至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液，称取8～10g阿拉伯胶粉末加入到150～200g去离子水中，加热至50～60℃，搅拌至阿拉伯胶粉末溶解，得阿拉伯胶液，将阿拉伯胶液和160～200g的壳聚糖溶液混合，搅拌均匀得粘稠液；最后称取250～300g上述粘稠液，向粘稠液中加入2～3g备用的改性碳纳米管固定化复合酶，放入冰水浴中，在0～5℃温度下搅拌混合1～2h，搅拌后抽滤，得滤渣，放入烘箱中，在70～80℃温度下干燥12～15h，干燥后即可得到破胶剂。实例1首先称取5g直径为70nm，长度为20μm的碳纳米管，将其放入烧瓶中，并分别加入150mL质量分数65%硝酸溶液和150mL质量分数95%硫酸溶液，超声分散10min，分散后放入油浴锅中加热至130℃，冷凝回流12h，回流结束后减压蒸发至干，收集固体，将固体用去离子水超声清洗4次，每次洗涤5min，洗涤后放入真空干燥箱，在100℃温度下干燥20h，收集干燥物，得改性碳纳米管；分别称取3gβ-甘露聚糖酶、5g纤维素酶、5g蛋白酶加入到200mLpH为6.0磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲溶液中，搅拌混合20min，得复合酶液，称取3g上述改性碳纳米管加入到复合酶液中，放入恒温摇床中，在温度为4℃、转速为100r/min的条件下进行振荡5h后，放入冰箱中，在5℃条件下固定20h，固定后过滤，得滤渣，分别用pH6.0的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲溶液和去离子水冲洗3次，冲洗后放入烘箱中，在100℃温度下干燥10h，干燥后得改性碳纳米管固定化复合酶，备用；再本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用改性碳纳米管固定化复合酶制备破胶剂的方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取3～5g直径为50～70nm，长度为10～20μm的碳纳米管，将其放入烧瓶中，并分别加入100～150mL质量分数65%硝酸溶液和120～150mL质量分数95%硫酸溶液，超声分散5～10min，分散后放入油浴锅中加热至120～130℃，冷凝回流10～12h，回流结束后减压蒸发至干，收集固体，将固体用去离子水超声清洗2～4次，每次洗涤3～5min，洗涤后放入真空干燥箱，在90～100℃温度下干燥10～20h，收集干燥物，得改性碳纳米管；（2）分别称取1～3gβ‑甘露聚糖酶、1～5g纤维素酶、1～5g蛋白酶加入到150～200mLpH为6.0磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲溶液中，搅拌混合15～20min，得复合酶液，称取2～3g上述改性碳纳米管加入到复合酶液中，放入恒温摇床中，在温度为4℃、转速为80～100r/min的条件下进行振荡4～5h后，放入冰箱中，在3～5℃条件下固定15～20h，固定后过滤，得滤渣，分别用pH6.0的磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲溶液和去离子水冲洗2～3次，冲洗后放入烘箱中，在80～100℃温度下干燥8～10h，干燥后得改性碳纳米管固定化复合酶，备用；（3）称取3～5g壳聚糖加入到300～500g质量分数1%乙酸溶液中，搅拌混合至壳聚糖溶解，得壳聚糖溶液，称取8～10g阿拉伯胶粉末加入到150～200g去离子水中，加热至50～60℃，搅拌至阿拉伯胶粉末溶解，得阿拉伯胶液，将阿拉伯胶液和160～200g的壳聚糖溶液混合，搅拌均匀得粘稠液；（4）称取250～300g上述粘稠液，向粘稠液中加入2～3g步骤（2）备用的改性碳纳米管固定化复合酶，放入冰水浴中，在0～5℃温度下搅拌混合1～2h，搅拌后抽滤，得滤渣，放入烘箱中，在70～80℃温度下干燥12～15h，干燥后即可得到破胶剂。...
【技术特征摘要】
1.一种利用改性碳纳米管固定化复合酶制备破胶剂的方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取3～5g直径为50～70nm，长度为10～20μm的碳纳米管，将其放入烧瓶中，并分别加入100～150mL质量分数65%硝酸溶液和120～150mL质量分数95%硫酸溶液，超声分散5～10min，分散后放入油浴锅中加热至120～130℃，冷凝回流10～12h，回流结束后减压蒸发至干，收集固体，将固体用去离子水超声清洗2～4次，每次洗涤3～5min，洗涤后放入真空干燥箱，在90～100℃温度下干燥10～20h，收集干燥物，得改性碳纳米管；（2）分别称取1～3gβ-甘露聚糖酶、1～5g纤维素酶、1～5g蛋白酶加入到150～200mLpH为6.0磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲溶液中，搅拌混合15～20min，得复合酶液，称取2～3g上述改性碳纳米管加入到复合酶液中，放入恒温摇床中，在温度为4℃、转速为80～100...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙祎，薛红梅，王志成，
申请(专利权)人：孙祎，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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