Научно-информационный блог

Образование биогенного сероводорода в пласте приводит к резкому усилению коррозии и отложениям сульфида железа в оборудовании. Помимо разрушения металлических поверхностей пленки из микроорганизмов могут снижать проницаемость коллектора и эффективность заводнения при вторичных методах добычи нефти. Поскольку контроль над биосистемой в пористой среде чрезвычайно трудно поддается восстановлению, последний процесс практически необратим. В связи с этим ключевое значение приобретает профилактика бактериального заражения, как правило основанная на применении специальных химических реагентов-бактерицидов, препятствующих функционированию и размножению микроорганизмов.

К бактерицидам относятся окислители, такие как пероксид водорода, соединения хлора и брома, а также неокисляющие вещества: альдегиды, четвертичные аммониевые соли (ЧАС), соли фосфония, изотиазолоны. При выборе действующих компонентов особое внимание уделяется следующим требованиям:

• реакция со всеми основными типами микроорганизмов;
• высокая эффективность уничтожения бактерий, длительная адаптация;
• умеренная токсичность для человека и окружающей среды;
• низкая агрессивность по отношению к конструкционным материалам;
• хорошая совместимость с добываемыми флюидами и другими нефтепромысловыми реагентами;
• дополнительные свойства ингибитора коррозии.

Классическим примером бактерицида-окислителя выступает 1-бром-3-хлор-5,5-диметилгидантоин. При постоянном дозировании этого дезинфицирующего агента в оборотную воду концентрация свободного хлора достигает 1-2 ppm, что достаточно для прекращения жизнедеятельности палочковидной бактерии Legionella pneumophila и других планктонных и адгезированных клеток. Внедрение окисляющих реагентов на нефтегазовых объектах сдерживается пожароопасностью при контакте с углеводородами.

Глутаровый альдегид наряду с формальдегидом – универсальные вещества, обладающие бактерицидным, дезинфицирующим, спорицидным и вирулицидным действием. Благодаря высокой антибактериальной активности эти соединения традиционно используются в качестве сырья для бактерицидных композиций. Основными недостатками альдегидов является необходимость поддержания высокой концентрация в товарной форме, неудовлетворительная термостабильность и негативное воздействие на кожу, глаза и дыхательные пути персонала вследствие достаточно высокой летучести. 

Лабораторные испытания ЧАС показали очень низкое остаточное содержание адгезированных форм бактерий и хорошую ингибирующую способность по отношению к коррозии. В то же время бактерициды данного типа склонны к пенообразованию и несовместимы с анионными ПАВ. Эффективность уничтожения бактерий в объеме оказалась минимальной. Эти результаты позволяют предположить, что ЧАС могут предотвращать биокоррозию по механизму, отличному от прямого уничтожения бактерий, и что обработка оборудования для предотвращения образования колоний микроорганизмов на поверхности способна демонстрировать более длительное последействие, чем у большинства других соединений. В связи с принимаемыми в последнее время мерами по минимизации возможных источников хлорорганических соединений в нефти хлоридные ЧАС выходят из ассортимента используемых на месторождении бактерицидов.

Соли тетракис (гидроксиметил)фосфония, изначально предназначавшиеся для борьбы с микробами в системах водяного охлаждения, не наносят значительного вреда окружающей среде и представляют собой наиболее современный класс бактерицидов для условий нефтедобычи. Например, бис[тетракис (гидроксиметил)фосфоний] сульфат (THPS) это универсальный реагент против бактерий, грибков, водорослей и других микроорганизмов в промышленных сточных водах. Продукт успешно применяется для противодействия сульфатовосстанавливающим бактериям. Особенность THPS состоит в растворении осадков сульфида железа, плохо восприимчивых к кислотным обработкам.

Было доказано бактерицидное действие пятичленных изотиазалоновых гетероциклов, в состав которых входят атомы азота и серы. Изотиазолоны действуют по двухэтапному механизму, включающему быстрое (минуты) ингибирование роста и метаболизма с последующим необратимым повреждением клеток, приводящим к потере жизнеспособности (часы). Клетки ингибируются за счет нарушения метаболических путей с участием ферментов дегидрогеназы. У микробов быстро подавляются критические физиологические функции, включая рост, потребление кислорода и выработку энергии. Гибель клеток происходит в результате разрушения тиолов белка и образования свободных радикалов. Этот уникальный механизм приводит к широкому спектру активности, низкой действующей концентрации и затрудненной адаптации бактерий. В силу наличия гетероатомов изотиазолоны растворимы во многих полярных растворителях, включая воду, спирты и простые эфиры. Промышленные бактерициды на основе пятичленных гетероциклов выделяются низким, менее 5%, содержанием действующих компонентов. 

Чаще всего промышленные композиции содержат несколько типов действующих компонентов, например, глутаровый альдегид или формальдегид (10-40%) и изотиазолоны (2-3%) или ЧАС (5-15%). Благодаря выраженному антимикробному действию, бис[тетракис (гидроксиметил)фосфоний] сульфат в концентрации 10-30% может быть единственным компонентом активной основы. Поскольку все рассмотренные вещества являются полярными и наиболее распространенный способ ввода бактерицидов заключается в дозировании в воду, растворителем для активных основ служит смесь метанола или изопропанола и воды, обеспечивающая требуемую текучесть товарной формы химреагента при низких температурах.

Полностью отечественный бактерицид «ТюмНТ-БАК» производства ООО «ТюменьНефтеТехнологии» предназначен для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий, вызывающих микробиологическую коррозию нефтепромыслового оборудования. Продукт поставляется в жидком и порошковом виде и может применяться в системах сбора и подготовки нефти, поддержания пластового давления.