海上油田微生物堵调体系对管网腐蚀的研究

朱立国，王秀平，孟科全，孙　亮

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)



海上油田微生物堵调体系对管网腐蚀的研究

朱立国，王秀平，孟科全，孙亮

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)

摘要：针对海上油田微生物堵调体系腐蚀问题，选择海上X油田研究了微生物(菌种BH1301、BH1302)、营养体系(1、2)及其混合液对挂片腐蚀速率的影响。结果发现：菌种BH1301、BH1302单独存在时，挂片腐蚀速率分别为0.0062 mm·a(-1)、0.0075 mm·a(-1)；营养体系1、2单独存在时，挂片腐蚀速率分别为0.0336 mm·a(-1)、0.0087 mm·a(-1)；混合菌分别和营养体系1、2同时存在时，挂片腐蚀速率分别为0.0667 mm·a(-1)、0.0098 mm·a(-1)。表明营养体系是影响油田管网腐蚀的主要因素，为海上油田微生物堵调体系的优化设计提供了技术支撑。

关键词：微生物；营养体系；挂片；腐蚀速率；管网腐蚀

管网腐蚀一直是制约油田正常开采的重要问题[1]。随着注水开发的深入，大部分油田进入高含水开发期，而油水井及地面管网腐蚀导致了油井开采、水井注水困难[2]。70%～80%的管网腐蚀直接或间接由细菌引起，其中很大一部分是由硫酸盐还原菌(SRB)引起，因此，SRB腐蚀是评价油田管网腐蚀的重要指标之一[3]。

海上X油田属于低温稠油油藏，平均油藏温度55 ℃，地层原油黏度87～741mPa·s，渗透率100～5 000mD，孔隙度34.1%～37.8%。在开发过程中，由于油水黏度比大、储层非均质性强等原因，导致油井含水快速上升。作者在室内研究了微生物堵调体系对油田管网腐蚀的影响，拟为X油田实施微生物堵调试验提供参考。

1实验

1.1材料、试剂与仪器

菌种BH1301、BH1302(商品菌种)，北京捷博特能源技术有限公司；X油田产出水。

营养体系1：葡萄糖0.4%、尿素0.25%、TJ-LHA0.1%、TJ-LSEQJ0.01%；营养体系2：葡萄糖0.4%、尿素0.25%、TJ-XSJ0.15%、TJ-LSEQJ0.01%。

石油醚、95%乙醇，分析纯；葡萄糖，工业级，苏州力阳精细化工有限公司；尿素，工业级，潍坊精创化工有限公司；TJ-LHA，工业级，株洲江海环保实业有限公司；TJ-LSEQJ，工业级，武汉鹏信诚化工有限公司；TJ-XSJ，工业级，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钢片(50mm×25mm×2mm)，高邮摩天电子仪器有限公司。

1.2方法

腐蚀速率的测定：N80钢片经石油醚、95%乙醇清洗后，采用挂片法将其依次悬挂于盛有X油田产出水(不灭菌，空白)、浓度为2%菌种(X油田产出水配制，不灭菌)、1%营养体系(X油田产出水配制，不灭菌)、不同TJ-XSJ浓度的营养体系2(X油田产出水配制，不灭菌)及不同微生物堵调体系(X油田产出水配制，不灭菌)的500mL广口瓶(加满)中，塞上胶塞，在55 ℃下静置7d，采用称重法按下式计算挂片腐蚀速率。

式中：Va为腐蚀速率，mm·a-1；S为钢片表面积，cm2；ΔW为钢片失重，g；t为腐蚀时间，h；ρ为钢片密度，g·cm-3；C为换算常数，8.76×104。

SRB浓度的测定：绝迹稀释法。

2 结果与讨论

2.1菌种对挂片腐蚀速率的影响(表1)

表1

菌种对挂片腐蚀速率的影响

Tab.1

Effect of microbe on the coupon corrosion rate

注：腐蚀程度参考SY/T 0026-1999(水腐蚀性测试方法)，即腐蚀速率<0.025 mm·a-1，低度腐蚀；腐蚀速率≥0.025 mm·a-1，中度腐蚀；腐蚀速率≥0.126 mm·a-1，高度腐蚀；腐蚀速率>0.254 mm·a-1，严重腐蚀，下同。

由表1可看出，与空白相比，仅加入菌种后，瓶口基本无臭鸡蛋气味(即无SRB代谢产生的硫化氢，硫化氢浓度越大，气味越浓)，SRB浓度保持在同一个数量级，腐蚀速率有所加快，但均在低度腐蚀范围内，影响程度较小。这主要是由于没有加入营养剂，地层水中原有的SRB很难被激活，因而对腐蚀速率影响不大。表明菌种对钢片腐蚀影响不明显。

2.2营养体系对挂片腐蚀速率的影响

2.2.1不同营养体系对挂片腐蚀速率的影响(表2)

表2

营养体系对挂片腐蚀速率的影响

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

营养体系SRB浓度个·mL-1有无臭鸡蛋气味腐蚀速率mm·a-1腐蚀程度空白2.4×102无0.0043低度腐蚀营养体系18.2×104有0.0336中度腐蚀营养体系26.6×102无0.0087低度腐蚀

由表2可看出，与空白相比，加入营养体系1后，SRB浓度大幅增加，瓶口有明显臭鸡蛋气味，腐蚀速率明显加快，属于中度腐蚀；加入营养体系2后，SRB浓度和空白保持在同一个数量级，变化不大，瓶口基本无臭鸡蛋气味，腐蚀速率加快不明显，属于低度腐蚀。从两种营养体系组分可以看出，营养体系2中添加了TJ-XSJ，它可以作为营养源激活硝酸盐还原菌、反硝化菌，与SRB争夺生活空间和食物营养。硝酸盐还原菌、反硝化菌对SRB生长有抑制作用[4]。因此，在进行微生物堵调体系室内研究时，应重点优化营养体系，达到激活目标菌、抑制有害菌生长的目标。

2.2.2TJ-XSJ浓度对挂片腐蚀速率的影响

针对营养体系2，在其它营养物浓度不变的情况下，改变TJ-XSJ浓度进行挂片腐蚀实验，结果见图1。

图1　TJ-XSJ浓度对挂片腐蚀速率的影响

由图1可看出，实验浓度范围内，随着TJ-XSJ浓度的增加，腐蚀速率减慢(腐蚀速率与SRB浓度呈正相关关系)；当浓度超过0.15%后，腐蚀速率虽有减慢，但减慢幅度明显变缓。表明优化营养体系中的TJ-XSJ浓度可减缓油田管网的腐蚀。

2.3微生物堵调体系对挂片腐蚀速率的影响

不同微生物堵调体系对挂片腐蚀速率的影响结果见表3和图2。

表3

微生物堵调体系对挂片腐蚀速率的影响

Tab.3

Effect of microbial plugging and profile control

图2　不同微生物堵调体系对挂片的腐蚀情况

从表3、图2可看出，两种微生物堵调体系对挂片腐蚀影响差别较大。含有营养体系1的微生物堵调体系，挂片表面腐蚀较严重，属于中度腐蚀；含有营养体系2的微生物堵调体系，其SRB浓度与空白保持在同一个数量级，属于低度腐蚀，表明含TJ-XSJ营养体系的微生物堵调体系可以明显减缓油田管网的腐蚀速率。

3结论

(1)研究了海上油田微生物堵调体系对管网的腐蚀。菌种BH1301、BH1302单独存在时，挂片腐蚀速率分别为0.0062 mm·a-1、0.0075 mm·a-1；营养体系1、2单独存在时，挂片腐蚀速率分别为0.0336 mm·a-1、0.0087 mm·a-1；混合菌分别和营养体系1、2同时存在时，挂片腐蚀速率分别为0.0667 mm·a-1、0.0098 mm·a-1。表明菌种对钢片腐蚀影响不明显，营养体系是影响微生物堵调体系腐蚀速率的重要因素，优化营养体系中的TJ-XSJ浓度是微生物堵调体系设计的关键。

(2)室内实验研究表明，含TJ-XSJ营养液的微生物堵调体系可以明显减缓油田管网的腐蚀速率，为X油田实施微生物堵调试验提供了技术支撑。

参考文献：

[1]刘伟,黄宪华,赵家宏,等.油井的腐蚀原因与防护措施[J].腐蚀科学与防护技术,2006,18(6):448-450.

[2]王玉春.绥靖油田腐蚀现状及腐蚀机理研究[J].榆林学院学报,2009,19(2):62-64.

[3]苑海涛,弓爱君,高瑾,等.硫酸盐还原菌的微生物腐蚀及其防护研究进展[J].化学与生物工程,2009,26(1):11-14.

[4]刘宏芳,汪梅芳,许立铭.微生物腐蚀中生物防治措施的研究[J].腐蚀与防护,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

中图分类号：TG 174.1

文献标识码：A

文章编号：1672-5425(2016)03-0053-03

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2016.03.014

作者简介：朱立国(1981-)，男，安徽定远人，工程师，主要从事调剖堵水、三次采油等研究，E-mail：zhulg@cnooc.com.cn。

收稿日期：2015-11-24