海上油田微生物堵調體系對管網腐蝕的研究

朱立國，王秀平，孟科全，孫　亮

(中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452)

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海上油田微生物堵調體系對管網腐蝕的研究

朱立國，王秀平，孟科全，孫亮

(中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300452)

摘要：針對海上油田微生物堵調體系腐蝕問題，選擇海上X油田研究了微生物(菌種BH1301、BH1302)、營養體系(1、2)及其混合液對掛片腐蝕速率的影響。結果發現：菌種BH1301、BH1302單獨存在時，掛片腐蝕速率分別為0.0062 mm·a(-1)、0.0075 mm·a(-1)；營養體系1、2單獨存在時，掛片腐蝕速率分別為0.0336 mm·a(-1)、0.0087 mm·a(-1)；混合菌分別和營養體系1、2同時存在時，掛片腐蝕速率分別為0.0667 mm·a(-1)、0.0098 mm·a(-1)。表明營養體系是影響油田管網腐蝕的主要因素，為海上油田微生物堵調體系的優化設計提供了技術支撐。

關鍵詞：微生物；營養體系；掛片；腐蝕速率；管網腐蝕

管網腐蝕一直是制約油田正常開采的重要問題[1]。隨著注水開發的深入，大部分油田進入高含水開發期，而油水井及地面管網腐蝕導致了油井開采、水井注水困難[2]。70%～80%的管網腐蝕直接或間接由細菌引起，其中很大一部分是由硫酸鹽還原菌(SRB)引起，因此，SRB腐蝕是評價油田管網腐蝕的重要指標之一[3]。

海上X油田屬于低溫稠油油藏，平均油藏溫度55 ℃，地層原油黏度87～741mPa·s，滲透率100～5 000mD，孔隙度34.1%～37.8%。在開發過程中，由于油水黏度比大、儲層非均質性強等原因，導致油井含水快速上升。作者在室內研究了微生物堵調體系對油田管網腐蝕的影響，擬為X油田實施微生物堵調試驗提供參考。

1實驗

1.1材料、試劑與儀器

菌種BH1301、BH1302(商品菌種)，北京捷博特能源技術有限公司；X油田產出水。

營養體系1：葡萄糖0.4%、尿素0.25%、TJ-LHA0.1%、TJ-LSEQJ0.01%；營養體系2：葡萄糖0.4%、尿素0.25%、TJ-XSJ0.15%、TJ-LSEQJ0.01%。

石油醚、95%乙醇，分析純；葡萄糖，工業級，蘇州力陽精細化工有限公司；尿素，工業級，濰坊精創化工有限公司；TJ-LHA，工業級，株洲江海環保實業有限公司；TJ-LSEQJ，工業級，武漢鵬信誠化工有限公司；TJ-XSJ，工業級，上海宜鑫化工有限公司。

MS104S型分析天平(精度0.0001g)，瑞士梅特勒托利多；N80鋼片(50mm×25mm×2mm)，高郵摩天電子儀器有限公司。

1.2方法

腐蝕速率的測定：N80鋼片經石油醚、95%乙醇清洗后，采用掛片法將其依次懸掛于盛有X油田產出水(不滅菌，空白)、濃度為2%菌種(X油田產出水配制，不滅菌)、1%營養體系(X油田產出水配制，不滅菌)、不同TJ-XSJ濃度的營養體系2(X油田產出水配制，不滅菌)及不同微生物堵調體系(X油田產出水配制，不滅菌)的500mL廣口瓶(加滿)中，塞上膠塞，在55 ℃下靜置7d，采用稱重法按下式計算掛片腐蝕速率。

式中：Va為腐蝕速率，mm·a-1；S為鋼片表面積，cm2；ΔW為鋼片失重，g；t為腐蝕時間，h；ρ為鋼片密度，g·cm-3；C為換算常數，8.76×104。

SRB濃度的測定：絕跡稀釋法。

2 結果與討論

2.1菌種對掛片腐蝕速率的影響(表1)

表1

菌種對掛片腐蝕速率的影響

Tab.1

Effect of microbe on the coupon corrosion rate

注：腐蝕程度參考SY/T 0026-1999(水腐蝕性測試方法)，即腐蝕速率<0.025 mm·a-1，低度腐蝕；腐蝕速率≥0.025 mm·a-1，中度腐蝕；腐蝕速率≥0.126 mm·a-1，高度腐蝕；腐蝕速率>0.254 mm·a-1，嚴重腐蝕，下同。

由表1可看出，與空白相比，僅加入菌種后，瓶口基本無臭雞蛋氣味(即無SRB代謝產生的硫化氫，硫化氫濃度越大，氣味越濃)，SRB濃度保持在同一個數量級，腐蝕速率有所加快，但均在低度腐蝕范圍內，影響程度較小。這主要是由于沒有加入營養劑，地層水中原有的SRB很難被激活，因而對腐蝕速率影響不大。表明菌種對鋼片腐蝕影響不明顯。

2.2營養體系對掛片腐蝕速率的影響

2.2.1不同營養體系對掛片腐蝕速率的影響(表2)

表2

營養體系對掛片腐蝕速率的影響

Tab.2Effect of nutritional system on the coupon corrosion rate

營養體系SRB濃度個·mL-1有無臭雞蛋氣味腐蝕速率mm·a-1腐蝕程度空白2.4×102無0.0043低度腐蝕營養體系18.2×104有0.0336中度腐蝕營養體系26.6×102無0.0087低度腐蝕

由表2可看出，與空白相比，加入營養體系1后，SRB濃度大幅增加，瓶口有明顯臭雞蛋氣味，腐蝕速率明顯加快，屬于中度腐蝕；加入營養體系2后，SRB濃度和空白保持在同一個數量級，變化不大，瓶口基本無臭雞蛋氣味，腐蝕速率加快不明顯，屬于低度腐蝕。從兩種營養體系組分可以看出，營養體系2中添加了TJ-XSJ，它可以作為營養源激活硝酸鹽還原菌、反硝化菌，與SRB爭奪生活空間和食物營養。硝酸鹽還原菌、反硝化菌對SRB生長有抑制作用[4]。因此，在進行微生物堵調體系室內研究時，應重點優化營養體系，達到激活目標菌、抑制有害菌生長的目標。

2.2.2TJ-XSJ濃度對掛片腐蝕速率的影響

針對營養體系2，在其它營養物濃度不變的情況下，改變TJ-XSJ濃度進行掛片腐蝕實驗，結果見圖1。

圖1　TJ-XSJ濃度對掛片腐蝕速率的影響

由圖1可看出，實驗濃度范圍內，隨著TJ-XSJ濃度的增加，腐蝕速率減慢(腐蝕速率與SRB濃度呈正相關關系)；當濃度超過0.15%后，腐蝕速率雖有減慢，但減慢幅度明顯變緩。表明優化營養體系中的TJ-XSJ濃度可減緩油田管網的腐蝕。

2.3微生物堵調體系對掛片腐蝕速率的影響

不同微生物堵調體系對掛片腐蝕速率的影響結果見表3和圖2。

表3

微生物堵調體系對掛片腐蝕速率的影響

Tab.3

Effect of microbial plugging and profile control

圖2　不同微生物堵調體系對掛片的腐蝕情況

從表3、圖2可看出，兩種微生物堵調體系對掛片腐蝕影響差別較大。含有營養體系1的微生物堵調體系，掛片表面腐蝕較嚴重，屬于中度腐蝕；含有營養體系2的微生物堵調體系，其SRB濃度與空白保持在同一個數量級，屬于低度腐蝕，表明含TJ-XSJ營養體系的微生物堵調體系可以明顯減緩油田管網的腐蝕速率。

3結論

(1)研究了海上油田微生物堵調體系對管網的腐蝕。菌種BH1301、BH1302單獨存在時，掛片腐蝕速率分別為0.0062 mm·a-1、0.0075 mm·a-1；營養體系1、2單獨存在時，掛片腐蝕速率分別為0.0336 mm·a-1、0.0087 mm·a-1；混合菌分別和營養體系1、2同時存在時，掛片腐蝕速率分別為0.0667 mm·a-1、0.0098 mm·a-1。表明菌種對鋼片腐蝕影響不明顯，營養體系是影響微生物堵調體系腐蝕速率的重要因素，優化營養體系中的TJ-XSJ濃度是微生物堵調體系設計的關鍵。

(2)室內實驗研究表明，含TJ-XSJ營養液的微生物堵調體系可以明顯減緩油田管網的腐蝕速率，為X油田實施微生物堵調試驗提供了技術支撐。

參考文獻：

[1]劉偉,黃憲華,趙家宏,等.油井的腐蝕原因與防護措施[J].腐蝕科學與防護技術,2006,18(6):448-450.

[2]王玉春.綏靖油田腐蝕現狀及腐蝕機理研究[J].榆林學院學報,2009,19(2):62-64.

[3]苑海濤,弓愛君,高瑾,等.硫酸鹽還原菌的微生物腐蝕及其防護研究進展[J].化學與生物工程,2009,26(1):11-14.

[4]劉宏芳,汪梅芳,許立銘.微生物腐蝕中生物防治措施的研究[J].腐蝕與防護,2002,23(12):519-522.

Pipeline Corrosion Produced by Microbial Plugging and Profile Control System in an Offshore Oilfield

ZHU Li-guo，WANG Xiu-ping，MENG Ke-quan，SUN Liang

(CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.,Tianjin300452,China)

Abstract：Aiming at the corrosion problem of microbial plugging and profile control system,the corrosive influence of microbe(strain BH1301,BH1302),nutritional system(1,2) and their admixture on the coupon corrosion rate were studied for X offshore oilfield.Results indicated that,using BH1301 or BH1302,the corrosion rates were 0.0062 mm·a(-1) and 0.0075 mm·a(-1),respectively;the corrosion rates of two kinds of nutritional system were 0.0336 mm·a(-1) and 0.0087 mm·a(-1),respectively;the corrosion rates of the admixture of microbe and nutritional system were 0.0667 mm·a(-1) and 0.0098 mm·a(-1),respectively.It approved that nutritional system was the main corrosive factor,and this will be the basis of design and optimization of microbial plugging and profile control system.

Keywords：microbe;nutritional system;coupon;corrosion rate;pipeline corrosion

中圖分類號：TG 174.1

文獻標識碼：A

文章編號：1672-5425(2016)03-0053-03

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2016.03.014

作者簡介：朱立國(1981-)，男，安徽定遠人，工程師，主要從事調剖堵水、三次采油等研究，E-mail：zhulg@cnooc.com.cn。

收稿日期：2015-11-24