一種油田用水溶性胍類殺菌劑的合成

張明強，顏萬鑫

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452）

目前常用于油田注入水系統(tǒng)的殺菌劑主要有季銨鹽類殺菌劑、季磷鹽類殺菌劑、胍類殺菌劑等[1]。季銨鹽類殺菌劑雖然效果好，但容易使細菌產(chǎn)生耐藥性而逐漸失效[2-4]。而季磷鹽類殺菌劑生產(chǎn)工藝復雜、成本高且容易造成水體富營養(yǎng)化[5]。胍類殺菌劑具有高效、安全、無耐藥性、環(huán)境友好等優(yōu)點[3，6]，廣泛用于食品加工、紡織行業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生以及農(nóng)業(yè)[7-8]。而用于油田的胍類殺菌劑品類較少，主要為聚六亞甲基胍類殺菌劑。其主要原因在于油田用殺菌劑要求具有較好的水溶性、配伍性和低成本，但大多數(shù)胍類殺菌劑的水溶性和配伍性較差[9]，且合成工藝復雜，毒性較大[10-11]。可見，開發(fā)更多的水溶性好、配伍性好、合成工藝簡單、綠色環(huán)保的胍類殺菌劑，有利于油田細菌的控制，也有利于保護環(huán)境。本文使用簡單的原材料合成了一種工藝簡單、安全環(huán)保、水溶性好且對油田注入水中硫酸鹽還原菌（SRB）、腐生菌（TGB）和鐵細菌（FB）均有較好殺滅效果的胍類殺菌劑。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

鹽酸胍（工業(yè)級）；二乙烯三胺（分析純）；冰乙酸（分析純）。

1.2 實驗儀器

恒溫鼓風干燥箱；VERTEX70 型傅立葉變換紅外光譜儀（Bruker）。

1.3 實驗方法

1.3.1 殺菌劑的合成 鹽酸胍和二乙烯三胺按比例（1.0∶1.0～3.0∶1.0）加入三口燒瓶中，在設(shè)定溫度（80～150 ℃）下不斷攪拌，反應一段時間（0.5～5.0 h）后，加入等量的蒸餾水，繼續(xù)攪拌直到溶液澄清，停止加熱，并加入乙酸調(diào)節(jié)pH 值（4～9）。

1.3.2 殺菌性能評價 殺菌性能測定參考中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T 5329—2012《碎屑巖油藏注水水質(zhì)推薦指標及分析方法》中的絕跡稀釋法。

2 實驗結(jié)果

2.1 反應物比例對殺菌效果的影響

不同比例的鹽酸胍和二乙烯三胺的反應產(chǎn)物對南海某油田注入水的殺菌效果見圖1。由圖1 可以看出，隨著鹽酸胍的增加，反應產(chǎn)物的殺菌效果明顯下降，當反應物比例在1.0∶1.5 到1.0∶2.0 時對三種細菌的殺菌效果較好，其中最佳比例在1.0∶1.5 附近。

圖1 反應物比例對殺菌效果的影響

2.2 反應溫度對殺菌效果的影響

反應溫度對殺菌效果的影響見圖2。由圖2 可以看出，隨著反應溫度的提高，反應產(chǎn)物的殺菌效果先增加后下降，尤其是當溫度大于130 ℃后，殺菌效果急劇下降。反應溫度在100～120 ℃的反應產(chǎn)物殺菌效果保持較好，其中最佳反應溫度是110 ℃。從反應的現(xiàn)象來看，隨著反應溫度的提高，反應產(chǎn)物變得黏稠，在水中溶解變得緩慢，說明反應溫度對反應產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)有明顯的影響，進而影響了殺菌效果。

圖2 反應溫度對殺菌效果的影響

2.3 反應時間對殺菌效果的影響

反應時間對殺菌效果的影響見圖3。由圖3 可以看出，反應時間大于3 h 會明顯影響反應產(chǎn)物對SRB的殺菌效果。因此，最佳的反應時間為1～2 h。

圖3 反應時間對殺菌效果的影響

2.4 pH 值對殺菌效果的影響

藥劑的pH 值對殺菌效果的影響見圖4。由圖4 可以看出，藥劑的pH 值不宜過高，最好控制在7 以下。結(jié)合目前油田現(xiàn)場對藥劑pH 值的一般要求，最佳的pH 值控制在5～7。

圖4 pH 值對殺菌效果的影響

2.5 加藥濃度對殺菌效果的影響

加藥濃度對殺菌效果的影響見圖5。由圖5 可以看出，該反應產(chǎn)物的加入量為40 mg/L 即可發(fā)揮較好的效果。

圖5 加藥濃度對殺菌效果的影響

3 結(jié)論

本文用鹽酸胍和二乙烯三胺的合成產(chǎn)物進行了南海某油田注入水殺菌實驗，探究了反應物比例、反應溫度、反應時間、藥劑pH 值和加藥濃度對SRB、TGB、FB三種細菌殺菌效果的影響。結(jié)果表明：該合成產(chǎn)物作為殺菌劑最佳的反應條件為鹽酸胍和二乙烯三胺的反應比例為1.0∶1.5，反應溫度為110 ℃，反應時間為1 h，藥劑的pH 值需調(diào)節(jié)到5～7，加藥濃度為40 mg/L 即可發(fā)揮較好的效果。