[发明专利]用于控制生物生长的稳定组合物和在油田应用中使用其的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交日为2013年10月14日的美国临时申请系列号 61/890,659的优先权，其经此引用全文并入本文。

发明背景

微生物腐蚀(MIC)是石油和天然气行业中的一个显著问题。据估 计，多达20至30％的管道腐蚀故障可以归因于MIC。MIC通常定义为 受微生物(包括细菌和真菌)的存在或活性影响的特定类型的腐蚀。 发生MIC的主要途径是经由微生物群落在通常称为生物膜的有机基质 中在诸如管道的表面上的生长。

生物膜由固定在底层中、经常包埋在微生物来源的有机聚合物基 质中的细胞组成，其可以限制物质的扩散并结合抗微生物剂。据估计， 地球上所有细菌的超过99％生活在生物膜群落中。在流动的水生环境 中，生物膜由包含微生物的粘性与吸收性的多糖基质组成。生物膜细 菌在形态和代谢方面不同于自由漂浮的细菌。它们的结构组织是特性 特征，并将生物膜培养物(cultures)与常规浮游生物区分开来。

减轻MIC方面最重要的策略之一是除去生物膜或防止生物膜形 成。但是，控制生物膜和固着菌要比控制浮游细胞难实现得多，主要 是由于存在外源性聚合物基质。这部分由于生物膜的动态性质，由此 生物膜连续改变厚度、表面分布、微生物种群和化学组成，并响应环 境因素如水温、水化学和表面条件的变化。由此，生物膜的复杂性降 低了通常的化学处理和去除策略的有效性。

这种降低的效率通过与控制浮游生物相比通常高得多的生物膜去 除与控制所需化学杀生物剂浓度来证明。这可提高处理成本，并且由 于腐蚀性化学杀生物剂的异常高浓度，还可增添附加的腐蚀问题。

在这方面，几种杀生物剂用于油田集油管道中的MIC控制。通常 使用的杀生物剂是非氧化性化学品。如戊二醛或双[四(羟甲基)鏻]硫 酸盐(THPS)。已经出现了一些问题，这些杀生物剂在高最终使用浓 度下可具有固有的腐蚀性，并可造成用它们来防护MIC的资产的全面 腐蚀。

工业上使用的另一类杀生物剂是季胺。但是，以合理和负担得起 的处理浓度单独使用的季胺在控制附着到金属表面和散装流体的微生 物方面通常不如其它杀生物剂那么有效。

鉴于上述情况，需要在工业系统中，特别是在油田应用中用于预 防和抑制生物膜生长的改进的组合物。

发明概述

通常，本公开涉及在工业系统中，如在油田应用中预防和根除生 物膜生长的方法。本公开还涉及用于预防或抑制生物膜生长的组合物。 该组合物可以在水性体系中用于控制各种管道、管路和面砖(尤其是 由金属制成的那些)中的点蚀、腐蚀等等。

在一个实施方案中，该组合物包含第一非氧化性杀生物剂以及第 二非氧化性杀生物剂。该第一杀生物剂可以包含鏻硫酸盐如双[四(羟 甲基)鏻]硫酸盐。另一方面，该第二杀生物剂可以包含季胺盐，如具 有下式的季胺盐：

(R¹R²R³R⁴N⁺)_nX^n-(I)

其中R¹至R⁴独立地选自C_1-20脂族烃基团和C_7-11芳族烃基团，并且 X^n-是选自碳酸根、碳酸氢根、卤离子、磷酸根、乙基硫酸根 (ethosulfate)、柠檬酸根、硼酸根、硝酸根、C_1-20羧酸根及其混合 物的抗衡阴离子，其中n表示该抗衡阴离子的负电荷数。

按照本公开，该组合物进一步包含稳定剂，例如，该第一杀生物 剂与第二杀生物剂在较高浓度下可以是不相容或不混溶的。但是，稳 定剂的存在可以产生单相溶液。

在一个实施方案中，该稳定剂包含烷基三甲基铵化合物，其是指 烷基三甲基铵或其盐。该稳定剂不同于第二杀生物剂，并以以足以使 第一杀生物剂与第二杀生物剂在单一溶液中混溶的量添加。