油田杀菌剂的应用现状及发展趋势
　　前言
　　在油田水系统中，存在各种微生物，很多微生物对石油工业的生产和发展带来极大的不便和危害。其中硫酸盐还原菌的存在最为严重，其分解生成物硫化氢对金属的腐蚀特别严重，腐蚀产物硫化亚铁又是造成管道堵塞的物质；其次严重的是铁细菌以及能够产生黏液的腐生菌，其数量超过一定值后也能产生氧浓差腐蚀电池。这些微生物在生长、代谢、繁殖过程中，可引起钻采设备、注水管线及其它金属材料的严重腐蚀，并堵塞管道，损害油层，引起注水量、石油产量、油气质量下降，也为原油加工带来严重困难，造成极大的经济损失。
　　一、杀菌剂应用现状
　　为防止微生物的生长以减轻其造成的损失，必须采取措施加以控制，最容易实行的方法是合理使用化学药剂。
　　（一）杀菌剂的种类及杀菌机理。
　　杀菌剂按化学成分可分为无机杀菌剂（如二氧化氯、次氯酸钠）和有机杀菌剂（如氯酚类、季铵盐）；按药剂杀生机制可分为氧化型杀菌剂（氯、次氯酸钠等）和非氧化型杀菌剂（氯酚及其衍生物、季铵盐等）。
　　所有杀菌剂杀菌机理可归纳为以下几点：（1）阻碍菌体呼吸作用，抑制呼吸酶的活性使能量代谢中断或减少。（2）抑制蛋白质合成，抑制各种酶、RNA、氨基酸等物质的活性来破坏蛋白质的合成或破坏蛋白质的水膜或中和蛋白质的电荷，使蛋白质失活变性。（3）破坏细胞壁（膜），破坏内外平衡。（4）阻碍核酸合成，抑制或破坏相应的酶、DNA、RNA等从而破坏细菌的生长和繁殖。杀菌剂种类繁多，机理各不相同，凡具以上条件之一均能使细菌被抑制或致死。
　　（二）油田现在使用的杀菌剂及其效果。
　　从各个方面考虑，真正被油田方面接受并广泛应用的杀菌剂并不是很多。从目前油田所使用的杀菌剂及其效果来看，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，是目前油田广泛使用的杀菌剂之一，如十二烷基三甲基氯化铵（1231），十二烷基二甲基苄基氯化铵（1227，又叫洁尔灭），十二烷基二甲基苄基溴化铵（新洁尔灭），聚合季铵盐等。
　　季铵盐（如1227）属于阳离子表面活性剂。不仅能降低细胞表面张力，还能选择性的吸附到带负电荷的菌体上，在细胞表面形成一高浓度的离子团，这就直接影响到细胞膜的正常功能；膜被季铵盐吸附后就改变了电导性和表面张力溶解性，形成络合物，使细胞膜内蛋白质变性，抑制或改变酶的活性。因此，季铵盐类的杀菌机制主要是损害了控制细胞渗透性的原生质膜，从而使细菌致死。
　　季铵盐化合物除了具有较强的杀菌作用外，还有很强的污泥剥离作用，因而可杀死生长在粘泥下面的厌氧的SRB，由于季铵盐的螯合能力强，因此与其它药剂共用时还具有缓蚀增效作用，可以说是一种具有多种效能的处理剂。此外，季铵盐化学性质稳定，使用方便，不受pH值变化的影响，毒性低且无积累性。
　　但是，1227等杀菌剂的长期大量广泛使用，对微生物起到分选的作用，导致杀菌效率下降，药剂投量加大，而季铵盐类杀菌剂的价格较高，使杀菌成本提高；且此类杀菌剂易起泡沫，在水硬度较高的情况下使用也会降低杀菌效力。因此，开发新的杀菌剂势在必行。
　　二、新型杀菌剂的开发研究
　　从各方面的报道来看，新型杀菌剂的开发研究主要集中在以下几个方面：
　　（一）稳定性ClO2。
　　二氧化氯（ClO2）是一种强氧化剂，其微生物杀菌效力是氯气的25倍，它不仅能杀死微生物，而且能分解残留的细胞组织，具有持续的杀菌力，且不会生成致癌的三氯甲烷。与氯气比二氧化氯的杀菌特点有：（1）杀菌效果好，用量少，作用快；（2）适用pH范围广；（3）杀菌持续时间长；（4）对处理设施及管线有清洗去污作用；二氧化氯与硫化亚铁发生反应，将硫化亚铁氧化成硫酸盐和水，淤泥中其它组分就不稳定，失去在管壁上的粘附力，易被冲洗出管线。
　　但诸多因素影响二氧化氯在油田广泛使用：（1）生产工艺不成熟，生成反应不易控制；（2）易分解、爆炸；（3）稳定性二氧化氯生产成本高；（4）目前我国市场上的二氧化氯产品大多是小型发生器产品，收率低，纯度小，活化率变化大，稳定性差。
　　设法改进生产方法和设备，合成稳定性二氧化氯也就成了很多科研单位的研究的重点。虽然已经取得了一定成效，已合成了稳定性二氧化氯杀菌剂，但要使二氧化氯成为广谱性油田杀菌剂，还有待对二氧化氯的认识进一步的加深，对其发生器的研究进一步深入。
　　（二） 双季铵盐类杀菌剂。
　　双季铵盐类杀菌剂是由脂肪叔胺与二卤代化合物反应生成的含有两个季铵官能团的杀菌剂。由于结构的原因，它的杀菌活性高于传统的季铵盐，合成反应为：
　　与1227（十二烷基二甲基苄基氯化铵）相比，双季铵盐具有更高的杀菌效果，和其他药剂交替使用，不仅能抑制SRB产生抗药性，还能降低处理成本。同时，双季铵盐具有极好的水溶性，且对碳钢有极好的缓蚀作用。
　　双季铵盐类杀菌剂具有极强的杀菌活性，一方面是由于分子中具有两个长链的疏水基团；另一方面是由于分子中有两个带正电荷的N+，通过诱导作用使分子中的季氮上的正电荷密度增加，更有利于杀菌剂分子在细菌表面的吸附，从而改变细胞壁的渗透性，使菌体破裂。此外杀菌剂吸附到菌体表面后，疏水基与亲水基分别深入菌体细胞的类脂层与蛋白层，从而导致酶失去活性和蛋白质变性。
　　双季铵盐在溶液中可以完全解离成季铵阳离子和卤素阴离子，季铵阳离子可以和介质中带负电的金属表面产生静电吸附。但由于与中心N原子相连的长链烷基的正诱导效应可以增大N原子上的电子云密度，从而使季铵阳离子又静电吸附转变为化学吸附。所以双季铵盐不仅具有较强的剥离作用，清除了细菌在金属表面附着生长的培养基，而且通过吸附成膜，阻断了细菌与金属表面的通道，表现出优异的缓蚀性能。
　　（三）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，可作1227的替代品。改性后的季铵盐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散度，增加表面活性，加强在细菌菌体的吸附作用，从而增强它的杀菌效果。
　　（四）复配型油田杀菌剂。
　　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，如果将几种药剂复配使用，将会大大提高杀菌效果。由于油田水处理难度大，存在腐蚀、结垢、堵塞储层等诸多问题，因此需要的处理剂品种多，处理工艺复杂，合理的搭配能使各种药剂相互弥补，起到协同增效的作用。因此研究杀菌剂与各种处理剂之间的配伍性和协同作用就显得非常重要。
　　（五）多功效的复合水处理剂。
　　研究和开发同时具有缓蚀、阻垢、絮凝和杀菌等多种功效的复合水处理剂或杀菌剂也将是水处理技术的一大热点。它不仅可充分发挥各种处理剂的协同增效作用，而且可简化加药处理程序，有利于水处理效果和经济效益的提高。
　　另外，季膦盐类、季锍盐、有机胍类、 氧化锍、二胺类、 异噻唑啉酮等杀菌剂也是开发新型杀菌剂品种的方向。
　　三、油田杀菌剂的发展趋势
　　总之，杀菌剂的开发除了沿传统的路线开发高效、低毒、速效、广谱杀菌剂外，稳定性强，配伍性好，无副作用，不产生抗药性，一剂多用，经济实用将是油田杀菌剂的总的发展趋势。