油田杀菌剂及常见细菌

1、油田杀菌剂及常见细菌油田杀菌剂目录油田杀菌剂简介油田杀菌剂的发展现状油田杀菌剂的开发趋向展开编辑本段油田杀菌剂简介在油田二次采油中，需要大量回注水，由 于回注水中一般都含有硫酸盐还原菌（SRB ）、腐生菌（TGB ）和铁细菌等易引起金属腐蚀、 地层堵塞、化学剂变质等一系列不利于注水采 油的细菌微生物。同时回注水含有较高的钙镁 离子，易产生注水管线和地层严重结垢，从而 引起注水管线和地层堵塞。这些都给油田生产 运行造成巨大的经济损失。因此，一般都需要 在污水回注前投加杀菌剂和缓蚀阻垢剂进行 预处理。编辑本段油田杀菌剂的发展现状目前油田所使用的杀菌剂一般都是沿用 民用水和工业循环水的药剂，按其杀菌

2、机理可 分为有氧型杀菌剂和非氧型杀菌剂。由于油田 环境及对水质的要求不同，细菌的种类及其危 害不同，故对杀菌剂的性能要求也不同。对油田危害最大的细菌有硫酸盐还原菌、 铁细菌和腐生菌，因此，选择杀菌剂要针对这 些细菌入手。硫酸盐还原菌是厌氧菌，可氧化 含碳有机化合物或氢、还原硫酸盐产生H2S。它生存的pH范围很宽，可在 5.59.0之间， 油田一般存在的硫酸盐还原菌是去磺孤菌属， 主要是成群或成菌落附着在管壁上，它的主要 危害是对金属表面的去极化作用；由于其氢化 酶的作用，将硫酸盐还原成硫化物和初生态氧:0,而0与H去极化生成H20， 靠它的去极化作用加速对管道和设备的腐蚀， 腐蚀产物FeS又可

3、以堵塞管道和注水井。由于 硫酸盐还原菌的危害最大，几乎从各个方面妨 碍采油，所以，近年人们很重视对它的研究， 如发现硫酸盐还原菌的新菌株、其氧化含碳有 机物的范围等。腐生菌又称粘液形成菌，是好气异养菌， 它分泌大量的粘液附着在管线和设备上，造成 生物垢堵塞注水井和过滤器，同时，也会产生 氧浓差电池而引起设备和管道的腐蚀及给硫 酸盐还原菌提供生存、繁殖的环境等。其中最 重要的腐生菌一铁细菌是分布很广的多目多 科细菌，它主要是将亚铁氧化成高价铁，利用 铁氧化释放的能量满足其生存的需要，它的危 害比一般腐生菌的危害大，往往是检测杀菌剂 效果时选用的菌种。细菌和其它生物一样，也要受到环境因素 的制约。

4、可根据影响细菌生长的因素来选择杀 菌灭藻药剂：阻碍菌体的呼吸作用；抑制 蛋白质的合成，或破坏蛋白质的水膜，或中和 蛋白质的电子，使蛋白质沉淀而失去活性； 破坏菌体内外环境平衡，使其失水干枯而死， 或充水膨胀而亡；妨碍核酸的合成，丧失和 改变其核酸的活性。除此以外，还要考虑环保 等因素，有的药剂杀菌能力很强，但不能生物 降解，有的药剂能杀死这种细菌但却是其它细 菌的营养液，这些都不能用于油田杀菌。 另外, 油田的地质情况和水中的杂质都会影响杀菌 剂的药效。从目前油田所使用的杀菌剂及其效 果看，表面活性剂类（SAA ），特别是阳离子 和两性离子的季铵盐化合物，能降低水的表面 张力、剥离污泥、与其它

5、化学药剂配伍增效， 具有一剂多能的特性，是目前油田广泛使用的 杀菌剂之一。其代表为十二烷基二甲基氯化苄 （俗称1227 ）。其杀菌机理是选择性地吸附 到带负电荷的菌体上，在细菌表面形成高浓度 的离子团而直接影响细菌细胞的正常功能，它 直接损坏控制细胞渗透性的原生质膜，使之干 枯或充涨死亡。由于投放 SAA杀菌剂时会产 生大量泡沫，同时SAA会和水中的有机物及 其它杂质络合而失去杀菌效率，因此在使用 SAA杀菌剂时往往要添加消泡剂， 同时必须对 油井进行清洗、反排、酸化等严格的操作管理。 编辑本段油田杀菌剂的开发趋向细菌的生命力极强，任何一种杀菌剂使用 时间长都会使细菌产生抗药性，引起杀菌剂的

6、杀菌效率下降、药量增加等问题，因此，需要 不断地开发研制新的油田杀菌剂。我国在油田 杀菌剂的研发方面作了大量工作，目前仍以 SAA类杀菌剂为主。（1）烷基改性的季铵盐类杀菌剂在十二烷基二甲基苄基氯化铵的基础上 进行烷基改性，如：北京化工研究院精细化工 研究所研发的2-羟基-3-十二烷氧基丙基三 甲基氯化铵类杀菌剂；南京化工大学研制的缩 醛基改性的季铵盐杀菌剂；北京石油化工科学 研究院研制的双杂环结构季铵盐杀菌剂；日本 医务株式会社研制开发的带苯氧基季铵盐类 杀菌剂等，都是烷基改性季铵盐类杀菌剂，可 作1227杀菌剂的替代产品。这类杀菌剂由于 其疏水基含有水溶性基团，可以提高季铵盐在 油水中的分

7、散度，增加表面活性剂的表面活 性，加强药剂在细菌菌体的吸附作用，因而增 强它的杀菌效杀。中原油田分公司采油工程技 术研究院开发了新型改性季铵盐（MF-1 ）杀菌剂，其合成方法为：C1C14有机胺类化合物、 C2C3环氧卤烷类化合物和 C1C5有机酸 类化合物（摩尔配比1:1:1），在常压、40 110 C下反应合成。在中原油田采油二厂应用 表明，MF-1用量大于20mg/L后，对硫酸盐 还原菌（SRB ）、腐生菌（TGB ）以及铁细菌 均有良好的杀灭效果，明显优于同剂量的1227季铵盐杀菌剂的杀菌效果。加剂量在20mg/L时，上述三类细菌的杀菌率分别为99.0%、99.2%和99% ;加剂量在

8、 30mg/L 时，杀菌率 均达到100%，而同剂量1227的杀菌率分别 为96%、99%和99%。这是由于 MF-1酯键和 其他有机基团的引入对菌藻类生物细胞膜有 更好的亲和性，增强了其对细胞膜的破坏性， 提高了季铵盐的杀菌能力。另外， MF-1的缓 蚀和阻垢性能也较1227有很大提高，加剂量 20mg/L时，MF-1的缓蚀率和阻垢率分别为 52.5% 和 38.6%，而 1227 分别为 29.4% 和 10.2%。这是由于疏水性酯键和相关基因的引 入，提高了其在金属表面吸附成膜的致密性和 强度，从而增强了其缓蚀效果，也改善了其对 成垢物质的分散能力，使其阻垢率大幅度提 高。（2）季膦盐类

9、杀菌剂季膦盐类杀菌剂的开发和研制被称为近 十年来杀菌剂研究的最新进展之一。从季膦盐 和季铵盐的结构看，磷原子氮原子的离子半径 大，极化作用强，使得季膦盐更容易吸附带负 离子的菌体，同时由于季膦盐分子结构比较稳定，与一般氧化还原剂和酸碱都不发生反应。 因此，季膦盐的使用范围很广，可在pH=212的水中使用，而季铵盐只有在pH>9时效果 才最佳。所以季膦盐更是一种高效、广谱、低 药量、低发泡、低毒、强污泥剥离作用的杀菌 剂。北京石油化工科学研完院研制的RP-71药剂就是季膦盐类杀菌剂。(3) 双分子膜表面活性剂型杀菌剂该表面活性剂结构是长链烷基SAA的两个离子头各有一个连接基团连接，称之为

10、DimerisSAA 或 GerminiSAA ，亦即二聚 SAA，由于该SAA的特殊结构，使它具有独 特的表面活性：它的 CMC值要比普通单分子 的SAA低两个数量级，降低表面张力的能力 C20值要低三个数量级。它用作杀菌剂时，抗 菌波长范围比一般单链铵盐宽。其使用范围很 广，可以在温度为 1175 C、pH=41的淡 水、海水和废水等多种水系统中进行杀菌灭 藻，特别是中间连接基团含有S-S键时，容易改变含硫蛋白质的物化性能而使其具有优越 的杀菌活性。由于该药剂配伍性能好，与普通SAA有良好的协同作用，因而可大大弥补该药 剂价格相对较高的缺陷。(4) 双重作用的杀菌剂由杀菌剂的杀菌机理可将杀

11、菌剂分为氧 化型和非氧化型杀菌剂，SAA杀菌剂属非氧化 型的杀菌剂，靠其在细菌表面吸附和渗透作用 进行杀菌；氧化型的杀菌剂靠其氧化作用进行 杀菌。北京化工研究院大禹水处理技术开发公 司研制的二溴氮川丙酰胺是通过在细菌表面 的吸附和渗透，与细菌内部的有机溴及蛋白质 反应进行杀菌，是双重作用的杀菌剂。该药剂 最早用于造纸行业和工业循环水处理，目前该 公司将其用于油田水的杀菌，也取得较好效 果，是一种有发展潜力的油田杀菌剂品种。(5) 复配型油田杀菌剂的研究各种类型的杀菌剂，特别是有机类化合 物，如SAA，除了具有杀菌效果外还兼有缓蚀、 除垢等作用，如将几种药剂复配使用，将会大 大地提咼杀菌效果。目

12、前市场上销售的SQ8实际是二硫氰基甲烷与 1227复配而成，其杀 菌效果较1227杀菌剂更明显，特别适用于那 些对1227杀菌剂已产生抗药性的细菌。随着近年对阴阳离子表面活性剂结合体的研究和 开发，复配型杀菌剂将会扮演重要角色。另外，已有报道，将某些杀菌剂活性组分负载在 一些高分子材料上，得到不溶性的杀菌剂，这 种负载型杀菌剂具有高活性、快速、广谱和可 再生的特性。由于该杀菌剂不污染处理过的 水，符合绿色化学的发展方向，有着巨大的市 场潜力。硫酸盐还原菌、铁细菌和腐生菌详细介 绍异养菌（一）异养菌的概述根据细胞对不同来源的含碳物质的利用能力，可 把它们分为自养型和异养型细菌。自养型细菌能在完

13、全无机物的环境中生长繁殖，能以二氧化碳或碳酸盐 作为碳源，在菌体内合成有机含碳化合物，如部分铁 细菌属于自养型。异养型细菌只能从现成的有机含碳 化合物中取得碳素，能量来自有机物的氧化所产生的 化学能，所有的腐生菌、寄生细菌都属于这种类型。（二）异养菌的危害异养菌不仅生长繁殖最快，而且为数最多，尤其 当有机介质泄漏时。这类菌群能产生致密的黏液，黏 附水中细小的悬浮物和其它丝状菌、霉菌、藻类及原 生动物，从而形成黏泥。生物黏泥的大量积聚，会导 致管道堵塞。同时由于细菌分泌酸性物或在金属表面 局部地区形成氧浓差电池，对金属产生腐蚀作用，严 重影响正常工作。污垢增加，也会造成内部缺氧条件， 为硫酸盐还

14、原菌的生长繁殖创造了很好的条件，使腐 蚀加速。硫酸盐还原菌（SRB）硫酸盐还原菌：是一种在庆氧条件下使硫酸盐还 原成硫化物而以有机物为营养的细菌。SRB存在两种类型：（1 ） 一种是无芽抱的磺弧菌属；（2 ）一种是有芽抱的去磺弧菌属。油田水中常见的且危害较大的是去磺弧菌属。去 磺弧菌为革兰氏阴性的弯曲杆菌，呈S形或螺旋形，长 约2卩m,带有厚约1 000 nm 的一根鞭毛。SRB特点：1、严格厌氧，2、营养物质中，除去 Na+、Mg2+、Ca2+、SO42-、 Cl-、CO32-、NO3-、H2PO4-、NH4+ 夕卜，还有 铁的存在。3、生长繁殖时，为了构成菌体,要比其他细菌多固定 23倍的

15、二氧化碳，所需要的碳素化合物中以酵母汁 最为有效。4、SRB的生长受环境因素的制约，它的生长温度随 菌种不同分为中温型和高温型两类。5、SRB的生长温度在190 C ,最适宜的生长温度范围为2040 C。硫酸盐还原菌生长的pH值范围 很广,一般在5.59.0 之间都可生长,最适宜的pH 值为7.07.5之间。铁细菌(IB)铁细菌：凡是具有以下生理特征的为典型的铁细菌：(1) 能在氧化亚铁成高价化合物中起催化作用；(2) 可以利用铁氧化中释放出来的能量满足其生命的需要；(3) 能大量分泌氢氧化铁成基定形结构(4 )铁细菌偏好铁质较多的酸环境:以碳酸盐为碳源：4FeCO3+O2+6H2O4Fe(O

16、H)3+4CO2+能量仮应产生能量和高铁维持其能量代谢.不溶性Fe(OH)3 经菌体排出后，形成 大量棕色粘泥.特点：1、好气异养菌，在含气量小于0.5 mg/L 的系统 中也能生长；在静止水中,完全缺铁的深层是很难生长 繁殖的,在流动的水中有一定的溶解氧，铁细菌仍能生 长。2、铁细菌的生长需要铁，但对铁浓度的要求并不高和苛刻，在总铁量为16 mg/L的水中，铁细菌繁殖旺盛；3、铁细菌生长需要有机物，偏爱铁与锰的有机化合 物。这类有机物被利用后，铁和锰被作为废物排出，附 着于细菌的丝状体上。4、铁细菌在酸性环境中对其发育有利，碱性水中不适 宜铁细菌生长；5、其适宜的pH值为68,所需温度偏低,

17、最适宜的温度为2225°Co腐生菌仃GB）腐生菌：是好气异养菌的一种混合体，通常附着在管道 上形成粘稠的一层，亦称为粘液形成菌，常见的有气杆 菌、黄杆菌、巨大芽孢杆菌、荧光假单孢菌等。特点：（1 ）适应性强，存在极其普遍；（2）产生的粘液易与污泥中的原油、腐蚀产物、硫 酸盐还原菌、藻类、原生动物、垢粘在一起的细菌粘 泥等一起附着在管线和设备上，堵塞注水井和过滤器；（3）由于污垢增加，造成内部缺氧条件，硫酸盐还原 菌的生长繁殖有了很好的条件，容易产生硫酸盐还原 菌，它分解硫酸产生硫化氢，使水质发臭；同时菌落 形成的粘质膜会腐蚀金属，堵塞孔道；（4 ）腐生菌的腐蚀过程是铁细菌或粘泥形成菌在钢 铁表面形成很大的菌落，同时结瘤，促使产生氧浓差电 池腐蚀，造成微生物腐蚀金属危害。硫酸盐还原菌的危害硫酸盐还原菌在系统中繁殖生长的潜在危险是 很大的。一