ИНГИБИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БИОГЕННОГО СУЛЬФИДА ПОСРЕДСТВОМ КОМБИНАЦИИ БИОЦИДА И МЕТАБОЛИЧЕСКОГО ИНГИБИТОРА Российский патент 2010 года по МПК C12N1/20 A61K33/00 

Настоящее изобретение относится в целом к регуляции продукции биогенного сульфида. В другом аспекте изобретение касается применения по меньшей мере одного биоцида и по меньшей мере одного метаболического ингибитора для синергического ингибирования продукции сульфида бактериями, восстанавливающими сульфат.

При использовании в настоящем описании фразы «состоит по существу из», «состоящий по существу из» и аналогичные фразы не исключают присутствие других стадий, элементов или материалов, которые специально не указываются в этом описании, поскольку такие стадии, элементы или материалы не воздействуют на основные и новые характеристики изобретения; кроме того, они не исключают примеси, обычно связанные с используемыми элементами и материалами.

Указанные выше термины и фразы предназначены для использования в областях вне юрисдикции США. В рамках юрисдикции США указанные выше термины и фразы должны применяться, поскольку они рассматриваются судами США и Патентным ведомством США.

Присутствие сульфидов (например, H₂S, HS^- и S^2-) в жидкостях создает серьезные проблемы вследствие токсичности, запаха и коррозирующей природы. Хорошо известно, что присутствие сульфидов во многих жидкостях является следствием восстановления сульфатов сульфиды восстанавливающими сульфат бактериями (SRB). SRB обычно обнаруживаются в воде, связанной с устройствами для продукции нефти, и их можно обнаружить по существу при всех промышленных водных процессах, включая, например, устройства водного охлаждения, устройства изготовления пульпы и бумаги, химическое производство и нефтепереработку.

Требования к активности и росту SRB включают по существу анаэробную водную среду, содержащую соответствующие питательные вещества, донор электронов и акцептор электронов. Типичный акцептор электронов представляет собой сульфат, который при восстановлении продуцирует H₂S. Типичный донор электронов представляет собой летучую жирную кислоту (например, уксусная или пропионовая кислоты), хотя водород может также функционировать в качестве донора электронов. Условия нахождения в масляном резервуаре, омываемом морской водой в погруженном состоянии, превосходны для установления активности SRB. Морская вода содержит значительную концентрацию сульфата, в то время как реликтовая вода или вода местного формирования содержит летучие жирные кислоты и другие требуемые микропитательные вещества (например, азот и фосфор). Условия внутри промышленных водных систем, таких как оттекающие потоки от производственных операций или потоки охлаждающей воды, также способствуют активности SRB вследствие анаэробной биологической пленки, которая формируется на трубопроводе или стенках сосудов. То же справедливо для внутренних поверхностей канализационных труб и других трубопроводов и оборудования, связанного с системами обработки муниципальных сточных вод.

Сульфид водорода (H₂S) является коррозионно-агрессивным и взаимодействует с металлическими поверхностями с образованием нерастворимых продуктов сульфида железа. При работах на нефтяных промыслах H₂S распределяется на водную, нефтяную и природную газовую фазы разработанных месторождений и создает ряд проблем. Например, нефть и газ, которые содержат высокие уровни H₂S, имеют более низкую коммерческую ценность, чем нефть и газ с низким содержанием сульфида. Удаление биогенного H₂S из содержащей меркаптаны нефти и газа увеличивает стоимость этих продуктов. Кроме того, H₂S представляет собой крайне токсичный газ, и он может быть смертельным для людей даже в маленьких концентрациях. Его присутствие в системах сточных вод представляет угрозу безопасности работников. Слив продуцируемых вод, содержащих высокие уровни H₂S, в водные или морские среды вреден, потому что H₂S взаимодействует с кислородом и снижает уровни растворенного кислорода в воде.

Коррозия, вызванная H₂S, продуцируемым SRB, часто приводит к обширному повреждению. Трубопроводы, днища резервуаров и другие части оборудования могут быстро разрушиться, если в них есть области, где происходит микробная коррозия. Если происходит разрушение трубопровода или днища резервуара для хранения, вылившаяся жидкость может иметь тяжелые экологические последствия. Если разрушение происходит в водной или газовой магистрали, работающих под высоким давлением, последствиями могут быть травма или смерть работников. Любое такое разрушение связано с существенными затратами на ремонт или замену.

В прошлом было два основных подхода к снижению уровня сульфидов в промышленных жидкостях. Один подход включал удаление сульфидов из жидкостей после их образования. Однако этот подход в виде удаления после образования был часто неэкономичным или непрактичным, особенно при работах на нефтепромыслах. Другим подходом была обработка жидкостей, содержащих SRB, биоцидами или метаболическими ингибиторами для уничтожения или ингибирования посредством этого роста SRB перед значительным образованием биогенного сульфида. Однако во многих случаях требуются высокие концентрации биоцидов или метаболических ингибиторов для эффективного ингибирования продукции сульфидов SRB. Затраты, связанные с использованием биоцидов или метаболических ингибиторов при таких высоких концентрациях, могут препятствовать ему.

Поэтому желательно разработать способ и композицию для более эффективного и экономичного ингибирования продукции биогенного сульфида.

Кроме того, желательно создание композиции, которая эффективна для ингибирования продукции сульфида SRB в относительно низких концентрациях композиции по изобретению.

Следует понимать, что перечисленные выше требования являются лишь иллюстративными. Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из подробного описания предпочтительного варианта осуществления, формулы изобретения и чертежей.

Соответственно, один аспект настоящего изобретения касается способа ингибирования продукции сульфида SRB. Способ включает стадии: (а) контакта SRB с первой концентрацией биоцидного компонента, где первая концентрация составляет менее чем примерно 90% минимальной ингибирующей концентрации (MIC) биоцидного компонента; (b) контакта SRB со второй концентрацией компонента метаболического ингибитора, где вторая концентрация составляет менее чем примерно 90% MIC компонента метаболического ингибитора.

Другой аспект настоящего изобретения касается способа, включающего контакт SRB с обработанной средой, включающей альдегид и метаболический ингибитор. Метаболический ингибитор выбран из группы, состоящей из нитрита, молибдата и их комбинаций. Альдегид и метаболический ингибитор присутствуют в обработанной среде при молярном отношении альдегида к метаболическому ингибитору в диапазоне от примерно 50:1 до примерно 1:50.

Другой аспект настоящего изобретения касается композиции для эффективного ингибирования продукции сульфида SRB. Композиция включает: (а) компонент биоцида, способный непосредственно уничтожать первую порцию SRB; и (b) компонент метаболического ингибитора, способный ингибировать восстанавливающий сульфат рост второй порции SRB без прямого уничтожения второй части SRB. Компонент биоцида присутствует в композиции в первой концентрации, которая меньше, чем примерно 90% MIC компонента биоцида. Компонент метаболического ингибитора присутствует в композиции в первой концентрации, которая составляет менее чем примерно 90% MIC компонента биоцида.

Еще один аспект настоящего изобретения касается композиции, включающей альдегид и метаболический ингибитор, выбранный из группы, состоящей из нитрита, молибдата и их комбинаций. Альдегид и метаболический ингибитор присутствуют в композиции при молярном отношении альдегида к метаболическому ингибитору в диапазоне от примерно 50:1 до примерно 1:50.

Заявитель обнаружил, что продукцию сульфида восстанавливающими сульфат бактериями (SRB) можно более эффективно и экономично ингибировать обработкой SRB определенными синергическими комбинациями биогенных ингибиторов сульфидов (BSI). Используемые здесь термины «восстанавливающие сульфат бактерии» или «SRB» должны обозначать один или более тип бактерии, способной содействовать восстановлению сульфатов в сульфиды. Используемые здесь термины «биогенный ингибитор сульфидов» или «BSI» используются как родовой термин для обозначения любого соединения, которое эффективно ингибирует продукцию сульфида по меньшей мере одним типом восстанавливающей сульфат бактерии. BSI, имеющие особое значение в настоящем изобретении, включают биоциды и метаболические ингибиторы. Используемый здесь термин «биоцид» должен обозначать соединение, которое непосредственно уничтожает по меньшей мере один тип восстанавливающей сульфат бактерии посредством контакта с ней. Используемый здесь термин «метаболический ингибитор» должен обозначать соединение, которое эффективно ингибирует восстанавливающую сульфат активность по меньшей мере одного типа восстанавливающей сульфат бактерии без прямого уничтожения ингибированной восстанавливающей сульфат бактерии после контакта с ней. Метаболические ингибиторы лишают SRB способности продуцировать АТФ и, как результат, клетки не способны расти и/или делиться. Эта неспособность расти или делиться может в конечном счете вызвать гибель некоторых из SRB; однако гибель клетки не является прямым результатом контакта с метаболическими ингибиторами, как это было бы для биоцидов.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения SRB контактируют с обработанной средой, включающей более одного BSI, для синергического ингибирования посредством этого биогенной продукции сульфида. Предпочтительно, обработанная среда включает по меньшей мере один биоцид и по меньшей мере один метаболический ингибитор. Биоциды, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают как окисляющие, так и неокисляющие биоциды. Предпочтительно, используются неокисляющие биоциды. Подходящие неокисляющие биоциды включают, например, альдегиды (например, формальдегид, глутаральдегид и акролеин), соединения типа амина (например, соединения четвертичного амина и кокодиамин), галогенизированные соединения (например, бронопол и 2-2-дибром-3-нитрилпропионамид (DBNPA)), соединения серы (например, изотиазолон, карбаматы и метронидазол) и соли четвертичного фосфония (например, сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония (THPS)). Метаболические ингибиторы, подходящие для применения в настоящем изобретении, включают, например, нитрит, молибдат, вольфрамат, селенат и антрахинон. Могут существовать другие эквивалентные метаболические ингибиторы для SRB, но они неизвестны или прогнозируемы во время подачи настоящего патента.

Синергический ингибирующий эффект, возникающий в результате комбинированного применения более чем одного BSI (например, биоцида и метаболического ингибитора) можно продемонстрировать сравнением ингибирующего эффекта комбинированных BSI с ингибирующим эффектом каждого отдельного BSI при изолированном применении. Этот синергический ингибирующий эффект можно количественно оценить сравнением концентраций комбинированных BSI, необходимых для обеспечения эффективного ингибирования биогенного сульфида, с концентрациями каждого отдельного BSI, необходимого для обеспечения эффективного ингибирования сульфида, когда каждый отдельный BSI используется индивидуально.

Концентрацию отдельных BSI, необходимую для эффективного ингибирования продукции сульфида SRB, можно выразить в виде минимальной ингибирующей концентрации (MIC). Используемые здесь термины «минимальная ингибирующая концентрация» или «MIC» должны обозначать минимальную концентрацию отдельного BSI, необходимую для предотвращения продукции сульфида SRB, в течение 30 дней после начала контакта с SRB. Каждый BSI имеет уникальную MIC. Например, заявители обнаружили, что в определенных условиях испытания концентрация глутарового альдегида (биоцида) 5 мМ (миллимолярная) в определенной обработанной среде представляет собой минимальную концентрацию глутарового альдегида, необходимую для предотвращения продукции сульфида определенными SRB, в течение 30 дней после первого контакта обработанной среды с SRB. Таким образом, в условиях этого испытания MIC глутарового альдегида составляет 5 мМ.

В настоящем патенте MIC различных BSI используется как эталон для демонстрации того, что можно достичь синергического ингибирования биогенного сульфида, когда определенные комбинации BSI используются в концентрациях, которые существенно меньше, чем MIC каждого отдельного BSI. Таким образом, количество или концентрацию определенного BSI, используемого для обработки SRB, можно выразить в виде процентной доли MIC этого конкретного BSI. Однако следует отметить, что MIC конкретного BSI может варьировать в зависимости от многочисленных факторов, таких как, например, тип обрабатываемых SRB, композиции обрабатываемой среды и температуры, при которой находятся SRB и обрабатываемая среда. Таким образом, когда SRB обрабатываются количеством определенного BSI, которое выражено в виде процентной доли MIC для этой BSI, предполагается, что MIC для этой BSI была определена в тех же условиях, при которых SRB обрабатываются в настоящее время. Например, если определенная обработанная среда, включающая глутаровый альдегид и нитрит, используется для обработки определенной SRB в определенных условиях и определенная среда содержит глутаровый альдегид на уровне 50% (в молях) MIC глутарового альдегида, то концентрация глутарового альдегида в обработанной среде составляет половину концентрации одного глутарового альдегида (т.е. без нитрита) в обработанной среде, которая потребовалась бы для предотвращения продукции сульфида SRB в течение 30 дней в тех же условиях.

Один вариант осуществления настоящего изобретения может состоять в контакте SRB по меньшей мере с одним биоцидом и по меньшей мере одним метаболическим ингибитором или в одновременной, или последовательной форме. Предпочтительно, компоненты биоцида и метаболического ингибитора одновременно вводят в контакт с SRB, сначала объединяя биоцид (и/или предшественник биоцида) и метаболический ингибитор (и/или предшественник метаболического ингибитора) в обработанной среде и затем вводят в контакт SRB с обработанной средой. Нитрат представляет собой один пример предшественника нитрита. Определенная композиция обработанной среды может значительно варьировать в зависимости от конкретного применения, для которого предназначено ингибирование биогенного сульфида. Таким образом, обработанная среда может представлять собой любую среду, подходящую для включения компонентов биоцида и метаболического ингибитора. Предпочтительно, обработанная среда представляет собой среду на водной основе, предпочтительнее, обработанная среда включает по меньшей мере примерно 2 мас.% воды, более предпочтительно по меньшей мере примерно 50 мас.% воды, и наиболее предпочтительно, по меньшей мере 90 мас.% воды. SRB, с которой контактирует обработанная среда, может находиться в самой обработанной среде или на поверхности (например, на поверхности подземного образования или на внутренней поверхности трубы или сосуда), с которой вступает в контакт обработанная среда. В одном применении обработанная среда представляет собой соляной раствор (например, соляной раствор нефтепромысла), который содержит сульфаты, SRB, биоцид и метаболический ингибитор. В определенных случаях биоцид может присутствовать в виде части обычных химических соединений, используемых на нефтепромыслах, таких как ингибиторы коррозии. Таким образом, может быть предпочтительным использование биоцидов, которые проявляют другие преимущественные свойства, такие как ингибирование коррозии. Например, четвертичные амины являются хорошими биоцидами и ингибиторами коррозии.

Синергическое ингибирование, обеспечиваемое комбинированными компонентами биоцида и метаболического ингибитора обработанной среды, обеспечивают возможность эффективного ингибирования биогенного сульфида в концентрациях, существенно меньших, чем минимальные ингибирующие концентрации (MIC) отдельных компонентов. Таким образом, предпочтительно, чтобы концентрации компонентов биоцида и метаболического ингибитора были меньше, чем MIC отдельных компонентов биоцида и метаболического ингибитора. Предпочтительнее, концентрации и биоцида, и метаболического ингибитора меньше, чем примерно 90% их соответствующих MIC. Еще предпочтительнее, концентрации одного из биоцида и метаболического ингибитора или их обоих меньше, чем примерно 75% их соответствующих MIC. Еще предпочтительнее, концентрации одного из биоцида и метаболического ингибитора или их обоих меньше, чем примерно 50% их соответствующих MIC. Еще предпочтительнее, концентрации одного из биоцида и метаболического ингибитора или их обоих меньше, чем примерно 35% их соответствующих MIC. Наиболее предпочтительно, концентрации одного из биоцида и метаболического ингибитора или их обоих меньше, чем примерно 25% их соответствующих MIC.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения биоцид представляет собой альдегид, а метаболический ингибитор представляет собой нитрит и/или молибдат.Когда биоцид представляет собой альдегид, а метаболический ингибитор представляет собой нитрит и/или молибдат, то предпочтительно, чтобы обработанная среда имела отношение биоцида к метаболическому ингибитору в диапазоне от примерно 50:1 до примерно 1:50, предпочтительнее от примерно 20:1 до примерно 1:20, еще предпочтительнее от примерно 10:1 до примерно 1:10, а наиболее предпочтительно, от примерно 5:1 до примерно 1:5. Кроме того, когда биоцид представляет собой альдегид, предпочтительно, чтобы концентрация биоцида в обработанной среде была в диапазоне от примерно 0,1 до примерно 5 мМ (миллимоль), предпочтительнее от примерно 0,1 до примерно 3 мМ, а наиболее предпочтительно от 0,1 до 2 мМ. Когда метаболический ингибитор представляет собой нитрит и/или молибдат, то предпочтительно, чтобы концентрация метаболического ингибитора в обработанной среде была в диапазоне от примерно 0,1 до примерно 5 мМ, предпочтительнее от примерно 0,1 до примерно 3 мМ, а наиболее предпочтительно от 0,1 до 2 мМ. В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения компонент биоцида, контактирующего с SRB, состоит по существу из глутарового альдегида, и компонент метаболического ингибитора, контактирующего с SRB, состоит по существу из нитрита.

Обработанная среда и SRB могут контактировать или перемежающимся (т.е. партиями), или непрерывным образом. Предпочтительно, настоящее изобретение осуществляют по существу непрерывным образом. В любом случае, концентрации компонентов биоцида и метаболического ингибитора, описанных выше, выражаются в виде усредненных по времени концентраций. Например, если SRB контактирует с обработанной средой в виде партий, с частотой 1 раз/24 час (1440 мин), длительностью 14,4 мин и концентрацией в партии 100 мМ, то средняя концентрация должна быть 1 мМ (т.е. 100 мМ Ч 14,4 мин/1440 мин). Следующий пример предназначен для иллюстрации настоящего изобретения и инструктирования среднего специалиста в данной области по получению и использованию изобретения. Этот пример никоим образом не предназначен для ограничения изобретения.

ПРИМЕР

В этом примере эффект различных комбинаций и концентраций биоцида и метаболического ингибитора исследовали для определения их комбинированного воздействия на продукцию сульфида SRB.

Консорция восстанавливающих сульфат бактерий (SRB), используемая в настоящем исследовании, был обогащен из технологической воды, полученной из нефтепромысла Coleville около Kindersely, Sadkatchewan, Canada. Серийное обогащение солевой средой Postgate C (sPGC) привело к стабильной консорции SRB, которая поддерживалась в течение периода более одного года перед началом экспериментов контакта с биоцидом и метаболическим ингибитором, описанными выше. Консорцию SRB поддерживали еженедельным переносом в среду sPGC и инкубацией при 30°С. Солевая среда Postgate C (sPGC) представляет собой модификацию среды С, описанной в публикации Postgate, J.R. The Sulfate-Reducing Bacteria. Cambridge: Cambridge Unversity Press, pp.30-34 (1984). sPGC содержала следующие компоненты на 1 л дистиллированной воды: 7 г NaCl; 1,2 г MgCl₂ 6H₂O; 0,5 г KH₂PO₄; 1 г NH₄Cl; 4,5 г Na₂SO₄; 0,042 г CaCl₂ 2H₂O; 0,03 г MgSO₄ 7H₂O; 0,004 г FeSO₄ 7H₂O; 0,28 г цитрата натрия; 10 г 60% лактата натрия; 1 г дрожжевого экстракта и микроколичество резазурина.

Культуры, использованные в настоящем исследовании, выращивали в 100 мл модифицированной синтетической солевой среды Coleville (mCSB) в 160-миллилитровых сывороточных флаконах со свободным пространством над продуктом из 5% Н₂, 10% СО₂ и остальным N₂. mCSB описана в публикации (Nematy M., Jenneman G.E., Voordouw G. A mechanistic study on microbial control of souring in oil reservoirs. Biotechnol. Bioeng. 74: 424-434 (2001). mCSB содержала следующие компоненты на 950 мл дистиллированной воды: 7 г NaCl; 0,027 г KH₂PO₄; 0,02 г NH₄Cl; 0,024 г CaCl₂ 2H₂O; 0,68 г MgSO₄ 7H₂O; 1 г (NH₄)₂SO₄; 0,68 г ацетата натрия; 5,6 г сиропа лактата натрия (60% об./об.); 1,9 г NaHCO₃; и 50 мл раствора микропитательных веществ. Раствор микропитательных веществ содержал следующие компоненты на 900 мл дистиллированной воды: 2 г нитрилтриуксусной кислоты; 0,006 г FeCl₃; 1,2 г CaSO₄ 2H₂O; 2 г MgSO₄ 7H₂O; 0,16 г NaCl; 1,4 г Na₂HPO₄; 0,72 г KH₂PO₄; и 10 мл раствора микроэлементов. 10 мл раствора микроэлементов содержали следующие компоненты: 0,5 мл H₂SO₄; 2,28 г MnSO₄ H₂O; 0,5 г ZnSO₄ 7H₂O; 0,5 г H₃BO₃; 0,025 г CuSO₄ 5H₂O; 0,025 г NaMoO₄ 2H₂O; и 0,045 г CoCl₂ 6H₂O.

Во всех случаях использовали 2% инокулят свежего выращенного обогащенного Coleville SRB. После инокуляции культуры инкубировали в течение ночи при 30°С до тех пор, пока продуцируемый сульфид в культурах составлял приблизительно 5 ммоль (мМ) (максимальная концентрация продуцируемого сульфида в этих культурах составляет приблизительно 12 мМ). В это время добавляли комбинации биоцида/метаболического ингибитора. Культуры инкубировали в течение 1 мес после добавления биоцида и метаболического ингибитора. Если восстановление сульфата и продукция сульфида возобновлялась в течение 1-месячного периода инкубации, то ингибирование считали неуспешным.

Содержание сульфата измеряли, используя турбидиметрический способ, описанный в American Public Health Association, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Washington, DC: American Water Works Association and Water Pollution Control Federation, pp.439-440 (1992) в модификации способом, описанным в публикации Nemati M., Jenneman G.E., Voordouw G., A mechanistic study on microbial control of souring in oil reservoirs, Biotechnol Bioeng. 74:424-434 (2001). Сульфид анализировали колориметрическим методом, описанным в публикации Cord-Ruwisch, R., A quick method for determination of dissolved and precipitated sulfides in cultures of sulfate-reducing bacteria, J. Microbiol. Meth. 4:33-36 (1985). Содержание нитрита оценивали колориметрическим методом, описанным в публикации Nemati M., Jenneman G.E., Voordouw G., A mechanistic study on microbial control of souring in oil reservoirs, Biotechnol. Bioeng. 74:424-434 (2001). Мониторинг клеточного роста не проводили; оптическая плотность и цвет различных культур значительно изменялись после добавления некоторых биоцидов или ингибиторов, которые мешали получению показаний оптической плотности.

Испытывали различные комбинации биоцидов и метаболических ингибиторов. Для этого примера биоциды определяются как агенты, которые непосредственно убивают микроорганизмы. Два испытанных метаболических ингибитора и специфичны к SRB, и, как известно, препятствуют различным стадиям восстановления сульфата в сульфид. Ингибирование восстановления сульфата лишает SRB способности продуцировать АТФ (материал обращения клеточной энергии), следовательно, клетки неспособны расти или делиться и могут, в конечном счете, погибнуть, однако гибель клетки необязательно происходит в результате контакта с этими соединениями, в частности, в низких концентрациях, где продукция энергии может быть снижена, но не полностью ингибирована.

Для каждого испытанного биоцида и метаболического ингибитора определяли минимальную ингибирующую концентрацию (MIC, минимальное количество биоцида, требуемое для ингибирования восстановления сульфата и продукции сульфида в культуре SRB в течение 1 мес). Комбинации пар биоцидов испытывали при различных концентрациях для определения MIC нескольких концентраций каждого при смешивании. Оценивали эффективность различных комбинаций биоцидов. Эффекты комбинации биоцидов делили на 5 категорий: антагонистическую (один биоцид оказывал негативный эффект на другой, так что для ингибирования требовалось более одной MIC для одного биоцида отдельно плюс второй биоцид в любом количестве), аддитивную (например, ингибирование требует 25% MIC одного биоцида и 75% другого, или наоборот); индифферентную, меньше, чем аддитивную (для ингибирования требуется более чем аддитивное количество пары биоцидов, но менее чем MIC каждого) или синергическую (для ингибирования требуется менее чем аддитивное количество пары биоцидов).

Прошедшие оценку метаболические ингибиторы представляли собой молибдат и нитрит. Шесть неокисляющих биоцидов оценивали отдельно и в комбинации с нитритом или молибдатом (окисляющие биоциды не учитывались в этом исследовании). И глутаровый альдегид, и формальдегид представляют собой биоциды типа альдегида. Бензалконийхлорид является представителем четвертичной аминогруппы биоцидов. Комбинации биоцидов в виде соединений четвертичных аминов и глутарового альдегида имеются в продаже для использования на нефтепромыслах и в других ситуациях. Кокодиамины состоят из аминовой и диаминовой групп биоцида. Кокодиаминовый биоцид, использованный в настоящем исследовании, представлял собой Т-397, предоставленный Brenntag Canada. Бронопол (2-бром-2-нитропропан-1,3-диол) представляет собой галогенизированный биоцид. Сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония (THPS) представляет собой соль четвертичного фосфония. Биоциды из нескольких групп, обычно используемые в нефтепромысловых ситуациях, были преднамеренно выбраны для обеспечения возможности общей оценки эффективности каждой группы при комбинации с определенными метаболическими ингибиторами.

Результаты испытания для комбинаций различных биоцидов с метаболическими ингибиторами (нитритом или молибдатом) показаны на фиг.1-10. На фиг.1-10 не заштрихованные треугольники (∆) представляют концентрации, которые успешно не ингибировали продукцию сульфида в течение полного месяца, тогда как заштрихованные ромбики (♦) представляют концентрации, которые успешно ингибировали продукцию сульфида в течение полного месяца. Диагональная линия на каждом графике представляет то, какой бы была ингибирующая концентрация, если бы биоцид и метаболический ингибитор имели чисто аддитивный эффект.Таким образом, точки данных успешного ингибирования (т.е. заштрихованные ромбики) ниже слева от диагональной линии указывают на синергический эффект биоцида/метаболического ингибитора. Комбинации нескольких биоцидов с нитритом или молибдатом привели к синергическим ингибирующим эффектам. В частности, нитрит плюс глутаровый альдегид (фиг.1) или бензалконийхлорид (фиг.2) и молибдат плюс глутаровый альдегид (фиг.6) проявили сильный синергический эффект. Нитрит плюс бронопол (фиг.3) давали меньший синергический эффект. Нитрит плюс кокодиамин (фиг.4) и молибдат плюс бензалконийхлорид (фиг.7), кокодиамин (фиг.9) или бронопол (фиг.8) давали наименьший синергический эффект. Нитрит плюс THPS (фиг.5) и молибдат плюс THPS (фиг.10) проявили эффект менее аддитивного. Этот эффект менее аддитивного при использовании THPS мог представлять собой изолированный феномен для определенной SRB и условий, использованных в этом исследовании. Ни одна из испытанных комбинаций не давала неопределенного или антагонистического эффектов. Таким образом, все комбинации, отличные от комбинаций с THPS, привели к получению более чем аддитивных ингибирующих эффектов.

Предпочтительные формы изобретения, описанные выше, следует использовать только в качестве иллюстрации и их не следует использовать в ограничивающем смысле для интерпретации объема настоящего изобретения. Специалисты в данной области могут легко внести очевидные модификации в иллюстративные варианты осуществления, изложенные выше, без отхода от сущности настоящего изобретения.

Настоящим заявители указывают на свое намерение основываться на Доктрине эквивалентов для определения и оценки целесообразно вытекающего объема настоящего изобретения, поскольку оно относится к любому аппарату, материально не отходящему от объема изобретения, изложенного в следующей формуле изобретения, но находящемуся вне его буквального объема.

Изобретение относится к биотехнологии. В частности изобретение относится к композиции для эффективного ингибирования продукции сульфида сульфатвосстанавливающими бактериями (SRB), причем указанная композиция включает комбинацию: (а) компонента биоцида, способного непосредственно уничтожать первую порцию SRB, где указанный компонент биоцида присутствует в комбинации в первой концентрации, которая меньше, чем примерно 90% минимальной ингибирующей концентрации (MIC) компонента биоцида; и (b) компонента метаболического ингибитора, способного ингибировать рост второй порции SRB без прямого уничтожения второй порции SRB, где указанный компонент метаболического ингибитора присутствует в комбинации во второй концентрации, которая меньше, чем примерно 90% минимальной ингибирующей концентрации (MIC) компонента метаболического ингибитора, где комбинация проявляет синергетический эффект в ингибировании продукции сульфида SRB в сравнении с каждым компонентом в отдельности. Обработка SRB и биоцидом, и метаболическим ингибитором обеспечивает эффективное ингибирование биогенного сульфида в значительно меньших концентрациях, чем те, которые потребовались бы, если бы биоцид или метаболический ингибитор использовались отдельно 4 н. и 58 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Композиция для эффективного ингибирования продукции сульфида сульфатвосстанавливающими бактериями (SRB), причем указанная композиция включает комбинацию:
(a) компонента биоцида, способного непосредственно уничтожать первую порцию SRB, где указанный компонент биоцида присутствует в комбинации в первой концентрации, которая меньше, чем примерно 90% минимальной ингибирующей концентрации (MIC) компонента биоцида; и
(b) компонента метаболического ингибитора, способного ингибировать рост второй порции SRB без прямого уничтожения второй порции SRB, где указанный компонент метаболического ингибитора присутствует в комбинации во второй концентрации, которая меньше, чем примерно 90% минимальной ингибирующей концентрации (MIC) компонента метаболического ингибитора,
где комбинация проявляет синергетический эффект в ингибировании продукции сульфида SRB в сравнении с каждым компонентом в отдельности.

2. Композиция по п.1, где по меньшей мере одна из указанных первой и второй концентраций меньше, чем примерно 35% ее MIC.

3. Композиция по п.1, где указанные первая и вторая концентрации меньше, чем примерно 50% их соответствующих MIC.

4. Композиция по п.1, где указанная по меньшей мере одна из первой и второй концентраций меньше, чем 25% ее MIC.

5. Композиция по п.1, где указанные первая и вторая концентрации меньше, чем примерно 35% их соответствующих MIC.

6. Композиция по п.1, где указанный компонент биоцида представляет собой комбинацию более чем одного отдельного биоцида, и/или указанный компонент метаболического ингибитора представляет собой комбинацию более чем одного отдельного метаболического ингибитора.

7. Композиция по п.1, где указанный компонент биоцида, по существу, не включает сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония (THPS).

8. Композиция по п.1, где указанный компонент биоцида выбран из группы, состоящей из альдегидов, соединений типа амина, галогенизированных соединений, соединений серы, солей четвертичного фосфония и комбинаций одного или более из этих соединений.

9. Композиция по п.1, где указанный компонент метаболического ингибитора выбран из группы, состоящей из нитрита, молибдата, вольфрамата, селената, антрахинона и комбинаций одного или более из этих соединений.

10. Композиция по п.1, где указанный компонент биоцида выбран из группы, состоящей из формальдегида, глутарового альдегида, акролеина, соединений четвертичного амина, кокодиамина, бронопола, 2-2-дибром-3-нитрилпропионамида (DBNPA), изотиазолона, карбаматов, метронидазола и комбинаций одного или более из них.

11. Композиция по п.1, где указанный компонент биоцида включает глутаровый альдегид, а указанный компонент метаболического ингибитора включает нитрит.

12. Композиция по п.1, где указанный компонент биоцида состоит, по существу, из глутарового альдегида, а указанный компонент метаболического ингибитора состоит, по существу, из нитрита.

13. Композиция по п.1, кроме того, включающая по меньшей мере примерно 2 мас.% воды.

14. Композиция по п.1, дополнительно содержащая по меньшей мере 50 мас.% воды.

15. Композиция для эффективного ингибирования продукции сульфида сульфатвосстанавливающими бактериями (SRB), включающая:
(а) альдегид; и
(b) метаболический ингибитор, выбранный из группы, состоящей из нитрита, молибдата и их комбинаций;
где указанный альдегид и указанный метаболический ингибитор присутствуют в композиции при молярном отношении альдегида к метаболическому ингибитору в диапазоне от примерно 50:1 до примерно 1:50, и
где композиция проявляет синергетический эффект в ингибировании продукции сульфида SRB в сравнении с каждым (а) и (б) компонентом в отдельности.

16. Композиция по п.15, где указанный метаболический ингибитор включает нитрит.

17. Композиция по п.16, где указанный альдегид включает глутаровый альдегид.

18. Композиция по п.15, где указанное молярное отношение альдегида к метаболическому ингибитору находится в диапазоне от примерно 20:1 до примерно 1:20.

19. Композиция по п.15, где указанное молярное отношение альдегида к метаболическому ингибитору находится в диапазоне от 10:1 до 1:10, где указанный метаболический ингибитор состоит, по существу, из нитрита, и где указанный альдегид состоит, по существу, из глутарового альдегида.

20. Композиция по п.15, где каждый из указанного альдегида и указанного метаболического ингибитора присутствует в композиции в концентрации в диапазоне от примерно 0,1 мМ до примерно 5 мМ.

21. Композиция по п.15, где каждый из указанного альдегида и указанного метаболического ингибитора присутствует в композиции в концентрации в диапазоне от примерно 0,1 мМ до примерно 2 мМ.

22. Композиция по п.15, где указанный альдегид включает глутаровый альдегид, а указанный метаболический ингибитор включает нитрит.

23. Композиция по п.15, где указанный альдегид состоит, по существу, из глутарового альдегида, а указанный метаболический ингибитор состоит, по существу, из нитрита.

24. Способ ингибирования продукции сульфида сульфатвосстанавливающими бактериями (SRB), включающий стадию контактирования SRB с композицией по п.1.

25. Способ по п.24, где по меньшей мере одна из указанных первой и второй концентраций составляет менее чем примерно 50% ее MIC.

26. Способ по п.24, где указанные первая и вторая концентрации меньше, чем примерно 75% их соответствующих MIC.

27. Способ по п.24, где по меньшей мере одна из указанной первой и второй концентраций составляет менее чем примерно 25% ее MIC.

28. Способ по п.24, где указанные первая и вторая концентрации меньше, чем примерно 50% их соответствующих MIC.

29. Способ по п.24, где по меньшей мере одна из указанной первой и второй концентраций составляет менее чем примерно 20% ее MIC.

30. Способ по п.24, где указанные первая и вторая концентрации меньше, чем примерно 35% их соответствующих MIC.

31. Способ по п.24, где указанная вторая концентрация находится в диапазоне от примерно 0,1 мМ до примерно 5 мМ.

32. Способ по п.31, где указанная первая концентрация меньше, чем примерно 50% MIC биоцидного компонента.

33. Способ по п.24, где указанный компонент биоцида представляет собой комбинацию более чем одного отдельного биоцида, и/или указанный компонент метаболического ингибитора представляет собой комбинацию более чем одного отдельного метаболического ингибитора.

34. Способ по п.24, где указанный компонент биоцида, по существу, не включает сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония (THPS).

35. Способ по п.24, где указанный компонент биоцида выбран из группы, состоящей из альдегидов, соединений типа амина, галогенизированных соединений, соединений серы, солей четвертичного фосфония и комбинаций одного или более из этих соединений.

36. Способ по п.24, где указанный компонент метаболического ингибитора выбран из группы, состоящей из нитрита, молибдата, вольфрамата, селената, антрахинона и комбинаций одного или более из этих соединений.

37. Способ по п.24, где указанный компонент биоцида выбран из группы, состоящей из формальдегида, глутарового альдегида, акролеина, соединений четвертичного амина, кокодиамина, бронопола, 2-2-дибром-3-нитрилпропионамида (DBNPA), изотиазолона, карбаматов, метронидазола и комбинаций одного или более из них.

38. Способ по п.24, где указанный компонент биоцида включает глутаровый альдегид, а указанный компонент метаболического ингибитора включает нитрит.

39. Способ по п.24, где указанный компонент биоцида состоит, по существу, из глутарового альдегида, а указанный компонент метаболического ингибитора состоит, по существу, из нитрита.

40. Способ по п.24, где стадию контактирования SRB с композицией по п.1 выполняют, по существу, непрерывно, а указанные первая и вторая концентрации представляют собой средние концентрации в течение времени.

41. Способ по п.24, где стадию контактирования SRB с композицией по п.1 выполняют прерывисто, а указанная первая и вторая концентрации представляют собой средние концентрации в течение времени.

42. Способ по п.24, дополнительно включающий стадию объединения компонента биоцида и компонента метаболического ингибитора в обработанной среде, перед контактированием SRB с композицией по п.1.

43. Способ по п.42, где стадия контактирования SRB с композицией по п.1, включает обеспечение контакта SRB с обработанной средой.

44. Способ по п.42, где указанная обработанная среда представляет собой среду на водной основе.

45. Способ по п.42, где указанная обработанная среда включает по меньшей мере примерно 50 мас.% воды.

46. Способ по п.42, где указанная обработанная среда включает нитрит в диапазоне от примерно 0,1 мМ до примерно 5 мМ.

47. Способ по п.46, где указанная обработанная среда включает глутаровый альдегид в диапазоне от примерно 0,1 мМ до примерно 5 мМ.

48. Способ для эффективного ингибирования продукции сульфида сульфатвосстанавливающими бактериями (SRB), включающий контактирование SRB с обработанной средой, содержащей композицию по п.15.

49. Способ по п.48, где указанный метаболический ингибитор включает нитрит.

50. Способ по п.48, где указанный биоцид включает глутаровый альдегид.

51. Способ по п.48, где указанное молярное отношение альдегида к метаболическому ингибитору находится в диапазоне от примерно 20:1 до примерно 1:20.

52. Способ по п.48, где указанное молярное отношение альдегида к метаболическому ингибитору находится в диапазоне от 10:1 до 1:10, где указанный метаболический ингибитор состоит, по существу, из нитрита, и где указанный биоцид состоит, по существу, из глутарового альдегида.

53. Способ по п.48, где каждый из указанного альдегида и указанного метаболического ингибитора присутствует в обработанной среде в концентрации в диапазоне от примерно 0,1 мМ до примерно 5 мМ.

54. Способ по п.48, где указанная стадия контактирования SRB с обработанной средой выполняется, по существу, непрерывно, а указанные концентрации альдегида и метаболического ингибитора в обработанной среде представляют собой средние концентрации в течение времени.

55. Способ по п.48, где указанная стадия контактирования SRB с обработанной средой выполняется прерывисто, а указанные концентрации альдегида и метаболического ингибитора в обработанной среде представляют собой средние концентрации в течение времени.

56. Способ по п.48, где каждый из указанного альдегида и указанного метаболического ингибитора присутствует в обработанной среде в концентрации в диапазоне от примерно 0,1 мМ до примерно 2 мМ.

57. Способ по п.48, где указанный альдегид присутствует в обработанной смеси в первой концентрации, которая меньше, чем примерно 90% минимальной ингибирующей концентрации (MIC) альдегида, а указанный метаболический ингибитор присутствует в обработанной смеси во второй концентрации, которая составляет менее чем примерно 90% MIC метаболического ингибитора.

58. Способ по п.57, где по меньшей мере одна из указанных первой и второй концентрации меньше, чем примерно 35% их соответствующих MIC.

59. Способ по п.58, где указанный альдегид включает глутаровый альдегид, а указанный метаболический ингибитор включает нитрит.

60. Способ по п.47, где указанный альдегид присутствует в обработанной смеси в первой концентрации, которая меньше, чем примерно 50% минимальной ингибирующей концентрации (MIC) альдегида, а указанный метаболический ингибитор присутствует в обработанной смеси во второй концентрации, которая составляет менее чем примерно 50% MIC метаболического ингибитора.

61. Способ по п.60, где по меньшей мере одна из указанных первой и второй концентраций меньше, чем примерно 25% ее MIC.

62. Способ по п.61, где указанный альдегид состоит, по существу, из глутарового альдегида, а указанный метаболический ингибитор состоит, по существу, из нитрита.