井筒環(huán)境因素對SRB生長及腐蝕影響分析

孟章進，吳偉林，祁建杭，楊帆，姜桂英，方芝（.江蘇油田石油工程技術研究院，江蘇揚州　5009；.江蘇里下河地區(qū)農業(yè)科學研究所，江蘇揚州　5007）

井筒環(huán)境因素對SRB生長及腐蝕影響分析

孟章進1，吳偉林1，祁建杭2，楊帆1，姜桂英1，方芝1
（1.江蘇油田石油工程技術研究院，江蘇揚州225009；2.江蘇里下河地區(qū)農業(yè)科學研究所，江蘇揚州225007）

油田開發(fā)進入中高含水期后，硫酸鹽還原菌大量繁殖引起的腐蝕給生產帶來嚴重影響，同時硫酸鹽還原菌的生長又與井筒環(huán)境中溫度、pH值和地層水中鹽類含量（如SO42-）的變化具有一定的聯(lián)系，因此本文通過選取現(xiàn)場水樣，考察井筒環(huán)境因素中的溫度、pH值、溶解鹽等因素對于硫酸鹽還原菌生長的影響，分析SRB生長與井筒腐蝕情況變化規(guī)律。

硫酸鹽還原菌；腐蝕速率；環(huán)境因素；硫化物

油田開發(fā)進入中高含水期后，地層采出水中SRB大量繁殖，產生H2S及代謝產物，導致管材腐蝕穿孔、結垢、設備損壞等［1］，給油田生產帶來很大影響。由于SRB的生長與環(huán)境因素關系密切，本文通過采集現(xiàn)場水樣，室內分析溫度、pH值、溶解鹽濃度等環(huán)境因素對于SRB生長及井筒腐蝕的規(guī)律，以期對于油田SRB腐蝕治理起到一定的指導作用。

1　實驗方法

1.1水樣SRB種群數(shù)量的測定

采用絕跡稀釋法，即將欲測定的水樣用無菌注射器逐級分別注入到SRB測試瓶中進行接種稀釋，然后放入生化培養(yǎng)箱中37℃培養(yǎng)7 d后，根據(jù)細菌平陽性反應和稀釋的倍數(shù)，計算出水樣中細菌的數(shù)目。

1.2腐蝕速率測定

參考《SY/T 5273-2000油田采出水用緩蝕劑性能評價方法》，根據(jù)掛片失重量計算水樣平均腐蝕速率。

2　結果與討論

采集江蘇油田H4站三相分離器出口水樣，從pH值、溫度、硫酸根、氯根、硫化物等5個方面來考察環(huán)境因素對SRB生長和井筒腐蝕的影響，實驗效果主要依據(jù)腐蝕速率和SRB數(shù)量的變化來評價。

2.1溫度對SRB生長及腐蝕速率影響

取8個250 mL厭氧瓶裝入現(xiàn)場水樣，分為4組，每組兩瓶做平行，每瓶中放置N80掛片一個，4組樣品分別放置于37℃、50℃、65℃和80℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，20 d后測定SRB數(shù)量和腐蝕速率變化情況。

表1　在不同溫度下的SRB生長情況和腐蝕速率對比

圖1　不同溫度下SRB數(shù)量與腐蝕速率變化情況

由表1和圖1可知，溫度的升高（從37℃～80℃）對SRB的生長起到先促進后抑制，在65℃時SRB生長達到7 000個/毫升，而在80℃高溫時SRB數(shù)量下降至130個/毫升；同時水樣平均腐蝕速率隨著溫度升高也出現(xiàn)先升后降的趨勢。

分析認為，現(xiàn)場水樣中SRB屬于中高溫菌，在50℃～65℃適宜的溫度下繁殖迅速，在80℃條件下則生長受到抑制；而腐蝕速率則SRB數(shù)量的變化呈現(xiàn)正相關性。

2.2pH值對SRB生長及腐蝕速率影響

取8個250 mL厭氧瓶裝入現(xiàn)場水樣，分為4組，一組兩瓶做平行，每瓶中放置N80掛片一個，用配置好的HCl和NaOH溶液分別調節(jié)每組樣品pH值為4、 6、7、9.5后，于65℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，20 d后測量SRB和腐蝕速率變化情況。

表2　在不同pH條件下的SRB生長情況和腐蝕速率對比

圖2　不同pH下SRB數(shù)量與腐蝕速率變化情況

從表2和圖2可得，現(xiàn)場水樣中SRB在pH值6.0～7.0生長旺盛，而在pH為4和9.5情況下，SRB數(shù)量銳減；同時隨著pH值的逐漸升高，平均腐蝕率呈下降趨勢。

分析認為，在較強酸性條件下（pH為4時），SRB數(shù)量很少，掛片表面腐蝕相當于進行一個酸洗過程；而在pH為6、7的適宜條件下，SRB生長迅速；而在pH 為9.5的較強堿性條件下，SRB生長受限，金屬掛片表面生成有保護作用的鈍化膜（如Fe3O4），水體腐蝕速率下降明顯。這也表明改變水樣pH值，對于改善水體腐蝕是具有一定作用的［3］。

2.3硫酸根對SRB生長及腐蝕速率影響

取8個250 mL厭氧瓶裝入現(xiàn)場水樣，分為4組，一組兩瓶做平行，每瓶中放置N80掛片一個，用Na2SO4試劑調配每組樣品SO42-含量分別為500 mg/L、1 000 mg/L、2 000 mg/L、4 000 mg/L后于65℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，20 d后測量SRB和腐蝕速率變化情況。

表3　在不同硫酸根下的SRB生長情況和腐蝕速率對比

由表3和圖3可知，隨SO42-含量的增加，SRB數(shù)量先上升后下降趨于穩(wěn)定，平均腐蝕速率也是先上升后下降。

分析認為，硫酸根作為SRB的電子受體，其濃度的變化直接影響到SRB的數(shù)量變化。當硫酸根含量在1 000 mg/L時，SRB的生長相對最為迅速，因此相應的腐蝕速率也最大；但是當濃度達到一定程度時，SRB的生長逐漸趨于穩(wěn)定，水體腐蝕速率也趨于穩(wěn)定。

2.4氯根對SRB生長及腐蝕速率影響

取8個250 mL厭氧瓶裝入現(xiàn)場水樣，分為4組，一組兩瓶做平行，每瓶中放置N80掛片一個，用NaCl試劑調配每組樣品Cl-含量分別為5000mg/L、10000mg/L、20 000 mg/L、40 000 mg/L，于65℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，20 d后測量SRB和腐蝕速率變化情況。

表4　在不同氯根下的SRB生長情況和腐蝕速率對比

圖4　不同Cl-含量下SRB數(shù)量與腐蝕速率變化情況

由表4和圖4可知，隨Cl-含量增加，SRB總體呈下降趨勢然后趨于穩(wěn)定，平均腐蝕率也呈現(xiàn)相同規(guī)律，其中在Cl-含量為5 000 mg/L時最高。

分析認為，氯根數(shù)量對于SRB的生長具有一定影響，在5 000 mg/L時，SRB的生長較為旺盛；當Cl-含量大于10 000 mg/L時，對于SRB的生長有所抑制，同時由于SRB生長繁殖的速度下降，平均腐蝕率也相應降低。

2.5硫化物對SRB生長及腐蝕速率影響

取6個250 mL厭氧瓶裝入現(xiàn)場水樣，分為3組，一組兩瓶做平行，每瓶中放置N80掛片一個，用Na2S試劑調配每組樣品S2-含量分別為30 mg/L、50 mg/L、80 mg/L，于65℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，20 d后測量SRB和腐蝕速率變化情況。

由表5和圖5可知，隨硫化物濃度增大，SRB數(shù)量增多然后趨于平穩(wěn)，平均腐蝕率呈上升趨勢。

分析認為，SRB將硫酸鹽還原成硫化氫，硫化氫腐蝕掛片，產生硫化物沉淀或者以S2-存在，因此硫化物與SRB的數(shù)量呈正相關聯(lián)系；同時硫化物對于金屬可以產生應力腐蝕，造成金屬內部破裂。所以硫化物的產生對于SRB的腐蝕又起到了一定的促進作用。

表5　在不同硫化物下的SRB生長情況和腐蝕速率對比

圖5　不同S2-含量下SRB數(shù)量與腐蝕速率變化情況

3　結論及認識

通過5種單因素條件下的考察實驗，可以得出SRB的生長受環(huán)境影響較大，同時SRB生長數(shù)量與井筒腐蝕速率的變化也較為相關。

（1）從單因素的考察實驗來看，井筒環(huán)境因素對于H4站水樣中SRB的生長和腐蝕有較大的影響：在適宜的溫度（50℃～65℃）、溶解鹽含量（SO42-含量為1 000 mg/L）、pH值6～7.0等條件下，SRB的生長繁殖較為迅速，導致水體腐蝕性增強；而在相反的情況下，SRB的生長得到抑制，水體腐蝕性也減弱。

（2）對于SRB的生長和腐蝕治理可以考慮從環(huán)境因素方面著手，比如通過改善水體pH值、水質改性等，創(chuàng)造不利于SRB生長的環(huán)境，降低SRB的活性來達到降低水體腐蝕性。

［1］田先勇.20#低碳鋼腐蝕因素分析［J］.科學技術與工程，2012，12（16）：59-61.

［2］何英華，王寶輝，董薈思.油田采出污水腐蝕作用的影響因素分析［J］.石化技術與應用，2009，27（5）：429-432.

［3］俞敦義，彭芳明，劉小武.環(huán)境對硫酸鹽還原菌生長的影響［J］.材料保護，1996，29（2）：1-2.

Analysis of the influence of wellbore environmental factors to SRB growth and corrosion

MENG Zhangjin1，WU Weilin1，QI Jianhang2，YANG Fan1，JIANG Guiying1，F(xiàn)ANG Zhi1
（1.Petroleum Engineering Technology Research Institute of Jiangsu Oilfield，Yangzhou Jiangsu 225009，China；2.Jiangsu Lixiahe Institute of Agriculture Science，Yangzhou Jiangsu 225007，China）

After entering the field development of high water，corrosion caused by sulfate-reducing bacteria caused a serious impact on production.The growth of sulfate-reducing bacteria was contact with the wellbore temperature，pH and the changes of formation water salt content（such as SO42-）.This paper studied the affection of environmental factors in the wellbore to the sulfate-reducing bacteria growth，such as temperature，pH and dissolved salts. And it was analyzed that the SRB growth and wellbore corrosion variation.

sulfate-reducing bacteria；corrosion rate；environmental factors；sulfide

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.01.004

TE988.2

A

1673-5285（2015）01-0013-03

2014－11-26

2014－12-11

中國石化集團公司科研項目：油井生物防腐綜合技術研究，項目編號：P14071；江蘇油田局科研項目：油井生物防腐工藝研究，項目編號：JS13039。