油田殺菌劑在實踐中的應用研究

摘 " " "要： 油田水系統中，因為二次采油，需要大量回注水，這類水中還有多種微生物，總體來看，這些微生物在進行代謝繁殖中，對于油田的鉆采設備、注水管線以及相關金屬材料等產生一定的腐蝕性，導致管道堵塞，影響油層質量和產量，危害較大，這對于原油加工也會產生不利影響，是油田生產管理中必須要處理的問題。針對油田污水進行概述，分析殺菌劑應用現狀，并探究油田殺菌劑在實踐中的具體應用路徑。

關 "鍵 "詞：油田； 殺菌劑； 實踐； 應用

中圖分類號：TQ455 " " 文獻標識碼： A " " 文章編號： 1004-0935（2023）07-1024-04

在油田水系統中，存在很多微生物，這些微生物對于石油相關生產工作有很大影響，也會嚴重影響油田開采進度和質量[1]。在眾多微生物當中，硫酸鹽還原菌比較多見，而其能夠分解生成硫化氫，這種物質對于金屬有很強的腐蝕性，而由此產生的硫化亞鐵可能導致油田管道堵塞[2]。再次，鐵細菌也比較多，還有會產生黏液的腐生菌，這些微生物在超過一定量的情況下，可能導致氧濃差對電池產生腐蝕作用[3]。回注水中鈣鎂離子含量較高，可能造成注水管線和地層的結垢現象，引起地層及注水管線堵塞，造成油田生產和運營的嚴重損失，所以，需要使用殺菌劑以及緩蝕阻垢劑來做好污水中的微生物處理[4]。

1 "油田污水概述

油田污水的類型也包含多種，有原油脫出水、鉆井污水以及站內其他含油污水[5]。油田注水系統中存在大量細菌，其中，硫酸鹽還原菌、腐生菌、鐵細菌等較多，他們的生長繁殖會加劇管線設備腐蝕，代謝產物、菌體以及腐蝕產物易堵塞底層，造成儲層傷害，所以需要加入殺菌劑來對回注水進行預處理[6]。

2 "殺菌劑的殺菌機理

油田用殺菌劑的種類眾多，有機殺菌劑、無機殺菌劑、氧化型殺菌劑、非氧化型殺菌劑等。就其作用機理來看，主要是從多方面來實現殺菌效果[7]：

第一，抑制菌體的呼吸，對于菌體的呼吸酶活性產生作用，讓菌體代謝減少或中斷。

第二，抑制蛋白質合成。對于相關酶、氨基酸等物質活性，組織蛋白質合成，或者是破壞蛋白質水膜，從而讓蛋白質失去活性。

第三，對細胞壁進行破壞，使其內外失衡。

第四，抑制核酸合成，對于相應的酶、RNA等進行抑制和破壞，對細菌的生長和繁殖產生破壞。

不同的殺菌劑抑菌機理也是不一樣的，但只要滿足上述一個條件，都能夠達到抑菌效果[8]。

3 "油田殺菌劑在實踐中的應用

細菌生命力比較強，長期使用不同類型的殺菌劑，也會增強細菌的抗藥性，導致殺菌率嚴重下降，只能增大藥劑投加量，造成處理成本的增加[9]。所以，選用合適的殺菌劑十分關鍵。

3.1 "氧化型殺菌劑

常用的氧化型殺菌劑有臭氧、溴化物、NaClO、ClO2等，非氧化性殺菌劑主要有醛類、季銨鹽類、季鏻鹽類、表面活性劑類、烷基胍類、異噻唑啉酮類等。氧化型殺菌劑一般是較強的氧化劑，主要通過強氧化作用，氧化微生物細胞內的酶或者破壞微生物細胞結構，達到殺菌目的。當水中有還原性物質時會消耗一部分氧化劑，降低殺菌效果。

3.2 "非氧化型殺菌劑

非氧化型殺菌劑主要通過以致毒作用于微生物的特殊部位，破壞微生物的生長代謝，起到殺菌作用。非氧化型殺菌劑的殺菌作用具有一定的持久性，受環境影響小，對黏泥和水中沉積物有滲透、剝離作用，水中酸堿適應范圍廣等特點[10]。我國針對油田殺菌劑的研究方面取得了一定的成效，在目前油田殺菌劑中，主要以非氧化型殺菌劑的使用為主。

3.2.1 "醛類殺菌劑

醛類殺菌劑主要是通過烷基化反應讓細菌蛋白質變性，從而改變細菌核酸和酶的功能。例如甲醛、戊二醛、丙烯醛等都具有良好的殺菌性能。戊二醛是目前油田所用最具代表性的醛類殺菌劑，具有廣譜滅菌性、耐受溫度高、殺菌速度快等特點，經常與季銨鹽類殺菌劑復配使用，能顯著提高殺菌效果。

3.2.2 "烷基改性的季銨鹽類殺菌劑

季銨鹽類殺菌劑的殺菌機理在于其所帶正電荷與微生物細胞壁上帶負電的基團生成電價鍵，并產生應力，導致了細胞的死亡。目前，有研究十二烷基二甲基芐基氯化銨烷基性質的改變，使細菌蛋白質變性，破壞細胞壁的可透性。例如，南京化工大學研制的縮醛基改性的季銨鹽殺菌劑，日本醫務株式會社研制的帶苯氧基季銨鹽類殺菌劑等，這些殺菌劑都經過烷基改性，能夠替代傳統1227殺菌劑[11]。這種殺菌劑因為其中的疏水基中有一定的水溶性基團，所以能夠切實提升檢驗在油田污水中的分散度，讓表面活性劑活性進一步增強，讓相應藥劑能夠對細菌菌體產生吸附作用，達到一定的殺菌效果。

3.2.3 "季鏻鹽類殺菌

這類殺菌劑的研制開發屬于現階段殺菌劑研發的突破性成果。對比季鏻鹽和季銨鹽的結構，季鏻鹽磷原子、氮原子的離子半徑很大，有明顯的極化作用，讓季鏻鹽能夠產生對帶負離子菌體的吸附作用，且季鏻鹽的分子結構相對穩定，在和一般氧化還原劑以及酸堿混合時不存在化學反應[12]。所以，季鏻鹽在化學方面的應用比較廣泛，其能夠在酸堿值為2～12的水中使用，而季銨鹽需要在酸堿值大于等于9的情況下使用效果才最理想。因此，相對而言，季鏻鹽的應用面更廣，使用效率更高，且使用包含藥量低、毒性低、發泡低、強污泥剝離等優勢，因而在油田殺菌劑中使用比較多。

3.2.4 "雙分子膜表面活性劑類殺菌劑

這類殺菌劑的結構是長鏈烷基表面活性劑的兩個離子頭各有一個和基團相連，也被稱為二聚SAA，這種SAA的結構和一般結構不同，其表面活性特點也比較突出。這類殺菌劑的臨界膠束濃度（CMC）值比一般單分子表面活性劑低兩個數量級，降低表面張力的能力二氧化碳值要低三個數量級。這類殺菌劑使用過程中，抗菌波長范圍也比一般單鏈銨鹽更為寬泛[13]，使用范圍也比較廣泛，可以滿足在溫度為1～175 ℃的環境中使用，尤其是對于中間聯接集團含有S-S鍵的情況，可以改變含硫蛋白質的物化性能，殺菌活性大大提升。這類殺菌劑的藥劑配伍性比較突出，且和一般的SAA之間有很好的協同效果，因此可以有效彌補這類藥劑價格偏高的缺點[14]。

3.2.5 "烷基胍類殺菌劑

烷基胍在空氣中不穩定，通常以胍鹽的形式存在。溶于水后帶正電，可以在微生物表面吸附，滲透進微生物內部，破壞細胞結構和微生物的能量代謝，從而起到殺菌作用。長鏈烷基胍殺菌劑由于其殺菌效果好、性價比高、制備容易、毒性低受到廣泛重視

3.2.6 "異噻唑啉酮類殺菌劑

異噻唑啉酮類殺菌劑通過與微生物DNA的堿基形成氫鍵，破壞微生物細胞結構從而起到殺菌作用，常使用的是異噻唑啉酮的衍生物。具有pH適用范圍寬、水溶性好易配伍、可生物降解等特性。

3.2.7 "雙重作用殺菌劑

根據殺菌機理將殺菌劑分類，可以分為氧化型和非氧化型[15]。表面活性劑類殺菌劑屬于非氧化型殺菌劑，主要通過其在細菌表面吸附以及滲透作用來達到殺菌目的[16]。氧化型殺菌劑通過氧化破壞細菌的結構來殺菌，或氧化細胞的活性酶使其失活都達到殺菌目的。北京化工研究院研制了一種可以在細菌表面吸附和滲透的丙酰胺，能和細菌內的蛋白質和有機物質發生反應，達到一定的殺菌效果，從而實現雙重殺菌作用。這種藥劑在早期的造紙行業以及工業循環水處理中應用比較多，現階段，已經開始將這種殺菌劑應用到油田水處理中，應用效果突出，是一種有很大市場潛力的油田用殺菌劑品種。

3.2.8 "復配型殺菌劑

不同種類的殺菌劑，尤其是有機類化合物，例如，SAA，這類殺菌劑的殺菌效果比較好，且在殺菌的同時，還有一定的緩蝕和阻垢效果。要是能夠將幾種不同的藥劑進行復配，這樣可以很好的提升復合殺菌劑的使用效果[17]。現階段，市場中常見的復配型殺菌劑主要有SQ8，這類復合型殺菌劑是通過二硫氰基甲烷和1227殺菌劑進行復配得出的，在油田水處理中應用，起到的效果要比1227殺菌劑單獨使用的效果更好，尤其是已經對1227殺菌劑產生抗藥性的細菌，使用這種復合型殺菌劑可以在低藥量情況下達到很好的抑菌效果。現階段，殺菌劑研究對陰陽離子表面活性劑結合體研究開發不斷深入，復配型殺菌劑也有很大的發展潛力[18]。

4 "油田殺菌劑發展方向

隨著新《環保法》、《國務院辦公廳關于推行環境污染第三方治理的意見》、《水污染防治行動計劃》（“水十條”）等一系列法規政策的相繼出臺和實施，我國的油田化學品及水處理化學品產業發展必將進入一個新階段，新型、高效、降低污染物的化學品市場將迎來快速增長期。如何經濟有效的降低石油開采成本，提高石油采收率、保護環境、研制新型、高效、綠色環保型油田化學品已成為我國油田化學品行業實現可持續發展的重大課題[19]。在新時期的油田殺菌劑研發和配制中，需要加強油田化學品及水處理化學品與石油石化之間的溝通與交流，促進石油石化企業更加了解油田化學品及水處理化學品供應商，新產品，新技術，讓供應商產品信息與采購應用研究單位合作，加快油田化學品及水處理化學品新產品、新技術的開發與應用。現有報道顯示，將部分殺菌劑活性組分負載到相關高分子材料中，能夠得到不溶性的殺菌劑，這種負載型殺菌劑表面活性好、發展速度快，具有一定可再生性，這種殺菌劑使用對于使用過的水也不會產生污染，十分符合當前的綠色化學發展方向，其市場應用潛力也是巨大的[20]。

目前，生產綠色化、可持續是重要發展目標和趨勢，隨著人們的環保意識不斷強化，油田殺菌劑的使用也需要兼顧環保和高效，所以，油田殺菌劑在進一步的研發中，必然以環保、節能、高效為目標。在滿足油田污水處理需要的同時，還能夠達到一定的緩蝕阻垢效果，為油田的生產運營提供有力支持[21]。

本文針對油田殺菌劑在實踐中的應用進行介紹，對于殺菌劑抑菌機理進行闡述，并對于不同的殺菌劑實踐應用進行探究，分析油田殺菌劑的未來發展趨勢，對于指導油田殺菌劑研究發展具有一定價值。

參考文獻：

[1]張倩，周娟，姚健，等.延長油田水處理劑研究現狀及發展趨勢[J].遼寧化工，2022，51（01）：60-63.

[2]徐安國，陳緣博，王超群，等.油田污水中硫酸鹽還原菌殺菌劑的研究[J].當代化工，2021，50（02）：366-369.

[3]李家俊，劉玉民，張香文，等.油田回注水中硫酸鹽還原菌對金屬腐蝕的機理及其防治方法[J].工業水處理，2007（11）：4-7.

[4]黃晶，羅戲雨，陳元虎.油田注水結垢及阻垢劑研究進展[J].當代化工，2019，48（01）：183-186.

[5]徐鑫.油田污水處理技術的現狀及發展趨勢淺析[J].廣東化工，2021，48（03）：86-87.

[6]劉清云， 唐芬， 羅躍， 等. 硫酸鹽還原菌對高含鐵采出水的凈化作用—以江漢油田老二站采出水為例[J]. 石油天然氣學報， 2012， 34 （07）： 149-152.

[7]李強，張弛，林海，等.抑制油田微生物腐蝕的現狀與發展趨勢[J].化學與生物工程，2021，38（09）：9-14.

[8]付博睿，周立輝，張璇，等.新型復合脫硫殺菌劑的制備及其對油井中含硫化氫氣體的處理效果[J].環境工程學報，2021，15（05）：1783-1791.

[9]劉俏，崔紅梅，吳迪，等.油田回注水殺菌技術研究與應用進展[J].精細石油化工，39（04）：61-65.

[10]何勇君，張天遂，王海濤，等.微生物腐蝕殺菌劑研究進展[J].中國腐蝕與防護學報，2021，41（06）：748-756.

[11]郭強之，劉向軍，武濤，等.某油田采出水用殺菌劑急性毒性研究與職業病防護建議[J].安全、健康和環境，2021，21（03）：52-55.

[12]胥聰敏，羅立輝，王文淵，等.D-tyrosine對碳鋼表面鐵細菌生物膜的殺菌增強作用機理研究[J].中國腐蝕與防護學報，2020，40（01）：63-69.

[13]楊春璐，閆鵬舉，魏寵，等.一株源自渤海海域高溫酸敗油井采出水的硫酸鹽還原菌篩選與活性抑制[J].微生物學通報，2020，47（05）：1332-1341.

[14]楊春璐，苑美玉，史榮久，等.海域高溫油田1株耐高溫耐鹽硫酸鹽還原菌的篩選與生理特性及活性抑制[J].環境科學，2018，39（10）：4783-4792.

[15]孫肖.一種水處理用新型雙季銨鹽殺菌劑的制備及評價[J].石油化工應用，2021，40（04）：108-111.

[16]周璇，汪溢，胡澤文，等.適用于孤東油田油井管桿的長效緩蝕劑體系優選研究[J].當代化工，2017，46（03）：419-421.

[17]馬政生，陳靜，田義，等.一種新型水溶性壓裂液殺菌黏度穩定劑在延長油田的應用[J].鉆采工藝，2012，35（02）：101-102.

[18]溫雪.抑制油田微生物腐蝕的現狀與發展趨勢[J].全面腐蝕控制， 2022， 36 （03）： 83-84.

[19]劉宏偉，陳翠穎，張雨軒，等.油氣田微生物腐蝕與防護研究進展[J].裝備環境工程，2020，17（11）：1-9.

[20]史振國，劉洪玉，史榮久，等.不同殺菌劑抑制渤海灣海域高溫油藏中硫酸鹽還原菌活性效力研究[J].安全與環境學報，2016，16（01）：263-268.

[21]由福昌，雷永志，周書勝.季銨鹽在油田化學品中的研究進展[J].化學研究與應用，2022，34（01）：1-6.

Research on Application of Oilfield Fungicide in Practice

HAN Jing1，2， ZHAO Yi1， LIU A-ni2， LI Guo-rong2， JIANG Dong1

（1. Yan’an Vocational and Technical College， Yan’an Shaanxi 716000， China;

2. Shaanxi Yanchang Zhongmei Yulin Energy and Chemical Co.， Ltd.， Yulin Shaanxi 718500， China）

Abstract： "In the oilfield water system， a large amount of reinjection water is needed because of secondary oil recovery， and there are many kinds of microorganisms in this kind of water. These microorganisms have certain corrosiveness to drilling and production equipment， water injection pipelines and related metal materials in the oilfield during metabolic reproduction， which leads to pipeline blockage， affects the quality and output of oil layers， and is harmful， also has adverse effects on crude oil processing， and is a problem that must be dealt with in oilfield production management. In this paper， the oilfield sewage was summarized， application status of fungicide was analyzed， and the specific application path of oilfield fungicide in practice was explored.

Key words： "Oilfield; Fungicide; Practice; Application