СРЕДСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ РОСТА СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ
AGENT FOR SUPPRESSING GROWTH OF SULPHATE REDUCING BACTERIA

Изобретение относится к области органической химии, а именно к веществам, обладающим способностью подавлять жизнедеятельность бактерий, и может быть использовано для предотвращения роста сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) в различных технологических средах, в частности в нефтяной промышленности.
Известны вещества, подавляющие развитие СВБ, например хлорфенолы /1. Патент США №3288211, 1966/. Хлорфенолы добавляют в воду при заводнении пластов в процессе нефтедобычи. Недостатком известного способа борьбы с СВБ является низкая растворимость хлорфенолов в воде и высокая - в нефти, что оказывает отрицательное влияние на процессы нефтепереработки ввиду отравления катализаторов этих процессов. К тому же, хлорсодержащие соединения грозят возможным усилением коррозии оборудования.
Фирма NALCO для подавления роста СВБ использует биоцид торговой марки ROBAN 3999, представляющий собой вещество 2-метил-5-нитроимидазол-1-этанол /2. Промышленный каталог фирмы NALCO Chemical; ЭИ, серия "Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтяных месторождений", зарубежный опыт, 1988 г., №11/. К недостаткам ROBAN 3999 следует отнести ту особенность, что со временем эффективность воздействия биоцида на бактерии снижается, поскольку в основе механизма их взаимодействия с ROBAN 3999 лежит нарушение процесса обмена, а замедление интенсивности обмена у бактерий ведет к снижению способности поглощать ими биоцид. Вследствие этого обработку закачиваемой воды биоцидом ROBAN 3999 проводят в несколько этапов в течение нескольких недель, причем дозировку реагента каждый раз рассчитывают исходя из меняющейся степени активности анаэробных бактерий, что в эксплуатационной практике весьма затруднительно.
Высокую биоцидную активность имеют производные аминосоединений, например 3-третбутилтетрагидро-1,3-оксазин /3. А.с. СССР №791620, 1980/. Это вещество полностью подавляет рост и развитие СВБ при концентрации 0,01% (100 мг/л). Однако указанное средство не является доступным; синтез его труден и дорог, что и сдерживает его широкое применение.
Наиболее близким к заявляемому нами средству является способ подавления роста СВБ и ингибирования коррозии путем введения в нагнетаемую воду формальдегида в виде водного раствора (формалина) /см. Химические реагенты в добыче и транспорте нефти. Справочник. М.: Химия, 1987, с.84-85/.
Данный способ используется в нефтяной промышленности, и формалин включен в реестр "Перечень химпродуктов, согласованных и допущенных к применению в нефтяной отрасли" в качестве бактерицида /см. ж. "Нефтяное хозяйство", 2000, 2, с.70/.
Однако известный способ недостаточно эффективен из-за длительности процесса; в некоторых случаях реакционную смесь подогревают или подают совместно с паром.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение указанных недостатков, а именно снижение времени проведения процесса, уменьшение концентрации формалина, вследствие введения в реакционную смесь продуктов растворения коллагена (ПРК), с экологической стороны - добавление ПРК решает проблему утилизации кожевенных отходов. Введение ПРК в средство для подавления роста СВБ повышает биологическую безопасность и улучшает ингибирующие свойства.
Техническим результатом изобретения является простота синтеза, высокая селективность, дешевизна и доступность сырья для производства средства для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий, а также хорошая растворимость в воде и слабая - в нефти, проявление ингибирующих коррозию свойств, нетоксичность для людей и животных, взрыво- и пожаробезопасность.
Поставленная задача решается тем, что средство для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий, включающее формальдегид, дополнительно содержит 70%-ный раствор продуктов растворения коллагена - ПРК, для получения которого используют отход кожевенного производства - кожевенную стружку, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
формальдегид
20-30
70%-ный раствор ПРК
70-80
Кроме того, поставленная задача решается тем, что формальдегид используют в виде параформа.
При анализе патентной и научно-технической литературы авторами не выявлено решений по применению заявляемого средства для предотвращения роста сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ). Это позволяет сделать вывод о соответствии данного решения критерию «новизна». При этом все входящие в состав средства компоненты однозначно идентифицируемы, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость». Кроме того, заявленное решение не является очевидным. Действительно, хотя свойства ПРК ранее изучались и нашли применение в медицине (глазные лекарственные пленки, коллагеновые губки для лечения ожогов), в строительстве (клей), в сельском хозяйстве (белковые корма, удобрения) и т.д., но нигде они не применялись в средствах для предотвращения роста сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) в каких-либо технологических средах, в частности в нефтяной промышленности. Данная возможность не была известна и выявлена авторами впервые, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «изобретательский уровень».
Продукты растворения коллагена (ПРК) - продукты, полученные в результате воздействия кислот органического и неорганического происхождения на отход кожевенного производства, полученные по известной методике /А.А.Головтеева, Д.А.Купиди. "Лабораторный практикум по курсу химии и технологии кожи и меха". М.: Легкая индустрия, 1971, с.36/. Нами для получения ПРК использовались отходы кожевенного производства (кожевенная стружка крупного рогатого скота). Поскольку наибольшее распространение в кожевенной промышленности получили отходы хромового дубления, опытные работы проводились преимущественно с отходами этого вида кож. Кожевенную стружку /ОСТ 17-245-86/ получают в процессе отделки кожи в кожевенно-обувной промышленности на стадии строгания /В.П.Баблоян, Н.А.Балберова, И.А.Еремина. «Справочник кожевенника (Отделка. Контроль производства.)», М.: Легпромбытиздат, 1987, с.206, 212/. Целью данной операции является выравнивание толщины полуфабриката и доведение ее до такой величины, чтобы толщина готовой кожи соответствовала нормам государственного стандарта, а также чтобы получить чистую и гладкую бахтармяную сторону кожи. Выход кожевенной стружки со 100 м шкуры составляет 1,2 кг /И.П.Страхов, И.С.Шестакова, Д.А.Куциди. «Химия и технология кожи и меха». М.: Легпромбытиздат, 1985, с.383, 456/.
2
4
2
4
3
3
3
3
Способ получения ПРК включает в себя несколько стадий. Исходная масса кожевенной стружки, необходимая для опыта, составляет 0,1 кг. Процесс начинается с обработки отхода кожевенного производства (кожевенная стружка преимущественно хромового дубления) щелочно-солевым раствором при 20°С в течение 48 часов при периодическом перемешивании. Объем щелочно-солевой ванны составляет 0,6 л. В состав щелочно-солевой ванны входит едкий натр - 100 г/л и кристаллический сульфат натрия - 322 г/л. После щелочно-солевой обработки - промывка раствором NaSO - 322 г/л, в течение 4 часов. Объем рабочего раствора NaSO составляет 1 л. Последующая стадия - нейтрализация 3%-ным раствором HBO. Объем ванны HBO составляет 1 л. Продолжительность нейтрализации 5 часов. Далее осуществляют растворение всего полученного состава в 1 М растворе уксусной кислоты в объеме, равном 1,5 л. Длительность растворения 48 часов, температура не выше 30°С. Получается 70% раствор ПРК, на вид мутный за счет образования мелкодисперсной твердой фазы. Далее проводят удаление нерастворившейся твердой фазы с помощью центрифуги. Получившийся прозрачный 70% раствор ПРК используют для целей заявленного изобретения.
Эффективность использования заявляемого средства для подавления роста СВБ определяли по методике. В промысловую воду, содержащую СВБ, в стерильных анаэробных условиях вводили указанное средство и выдерживали 24 часа при 32°С. Затем из этих проб отбирали во флакончики с питательной средой Постгейта по 1 мл жидкости и термостатировали в течение 15 суток при 32°С. В качестве контроля использовали аналогичные пробы без добавки реагентов. Оценку бактерицидной активности средства проводили по степени подавления СВБ, определенной по количеству образовавшегося сероводорода в течение 15 суток в опытных и контрольных пробах.
ПРИМЕР 1. Синтез продукта
В реактор, снабженный термометром, обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой, термостатированный при 20°С, вносят 20 мас.% формальдегида в виде параформа и прикалывают 80 мас.% 70%-ного раствора ПРК при перемешивании, затем выдерживают при 100°С в течение 10 минут. Полученный раствор, содержащий 70%-ный раствор ПРК, без дальнейшей обработки используют в качестве биоцидного средства.
ПРИМЕР 2. Синтез продукта
В реактор, снабженный термометром, обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой, термостатированный при 20°С, вносят 23 мас.% формальдегида в виде параформа и прикалывают 77 мас.% 70%-ного раствора ПРК при перемешивании, затем выдерживают при 100°С в течение 10 минут. Полученный раствор, содержащий 70%-ный раствор ПРК, без дальнейшей обработки используют в качестве биоцидного средства.
ПРИМЕР 3. Синтез продукта
В реактор, снабженный термометром, обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой, термостатированный при 20°С, вносят 30 мас.% формальдегида в виде формалина и прикалывают 70 мас.% 70%-ного раствора ПРК при перемешивании, затем выдерживают при 100°С в течение 10 минут. Полученный раствор, содержащий 70%-ный раствор ПРК, без дальнейшей обработки используют в качестве биоцидного средства.
ПРИМЕР 4. (Определения эффективности заявляемого средства)
Модель пластовой воды освобождали от кислорода, заражали культурой сульфатвосстанавливающих бактерий, выделенной из нефтепромысловых пластовых вод, и обрабатывали средством для подавления роста СВБ в определенных дозировках. Пробы выдерживали 24 часа при 20-22°С, после чего часть обработанной пробы вносили в питательную среду, помещали в термостат и инкубировали 15 суток при 35°С. Эффективность действия средства оценивали по появлению или отсутствию сероводорода в растворе. Наличие сероводорода индицировали раствором соли железа по выделению черного осадка. Результаты испытаний приведены в таблице.
Результаты анализа эффективного действия средств по подавлению СВБ
№№ п/п
Средство
Бактерицидный эффект относительно СВБ при дозировке средства, мг/л
300
200
100
50
1.
"Дон-52"
полное
неполное
неполное
неполное
подавление
подавление
подавление
подавление
2.
3-третбутилтетрагидро
полное
полное
полное
неполное
-1,3-оксазин
подавление
подавление
подавление
подавление
3.
Заявляемое средство
полное
полное
полное
неполное
подавление
подавление
подавление
подавление
Таким образом, показано, что заявляемое средство эффективно для подавления СВБ (широкого класса патогенных микроорганизмов) и может быть использовано в качестве биоцида в нефтедобыче. Как видно из таблицы, заявляемое средство обладает высокой эффективностью подавления СВБ, превосходит известный и широко применяемый в нефтедобыче реагент "Дон-52". По сравнению с прототипом эффективность заявляемого средства увеличивается на 25%.
К основным преимуществам заявляемого средства по сравнению с прототипом можно отнести:
- экологические (утилизация кожевенной стружки, которая составляет 25% от общего числа кожевенных отходов);
- экономические;
- технологические (дешевизна и доступность сырья);
- биологическая безопасность;
- стабильность при хранении.
Достоинствами заявляемого средства являются также:
- хорошая растворимость в воде и слабая - в нефти;
- проявление ингибирующих коррозию свойств;
- нетоксичность для людей и животных;
- взрыво- и пожаробезопасность.