孟章進(jìn)，吳偉林，祁建杭，楊帆，姜桂英，方芝（.江蘇油田石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚(yáng)州　5009；.江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇揚(yáng)州　5007）

井筒環(huán)境因素對(duì)SRB生長(zhǎng)及腐蝕影響分析

孟章進(jìn)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(shù)研究院，江蘇揚(yáng)州225009；2.江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇揚(yáng)州225007）

油田開(kāi)發(fā)進(jìn)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(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響，同時(shí)硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)又與井筒環(huán)境中溫度、pH值和地層水中鹽類(lèi)含量（如SO42-）的變化具有一定的聯(lián)系，因此本文通過(guò)選取現(xiàn)場(chǎng)水樣，考察井筒環(huán)境因素中的溫度、pH值、溶解鹽等因素對(duì)于硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)的影響，分析SRB生長(zhǎng)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(kāi)發(fā)進(jìn)入中高含水期后，地層采出水中SRB大量繁殖，產(chǎn)生H2S及代謝產(chǎn)物，導(dǎo)致管材腐蝕穿孔、結(jié)垢、設(shè)備損壞等［1］，給油田生產(chǎn)帶來(lái)很大影響。由于SRB的生長(zhǎng)與環(huán)境因素關(guān)系密切，本文通過(guò)采集現(xiàn)場(chǎng)水樣，室內(nèi)分析溫度、pH值、溶解鹽濃度等環(huán)境因素對(duì)于SRB生長(zhǎng)及井筒腐蝕的規(guī)律，以期對(duì)于油田SRB腐蝕治理起到一定的指導(dǎo)作用。

1　實(shí)驗(yàn)方法

1.1水樣SRB種群數(shù)量的測(cè)定

采用絕跡稀釋法，即將欲測(cè)定的水樣用無(wú)菌注射器逐級(jí)分別注入到SRB測(cè)試瓶中進(jìn)行接種稀釋?zhuān)缓蠓湃肷囵B(yǎng)箱中37℃培養(yǎng)7 d后，根據(jù)細(xì)菌平陽(yáng)性反應(yīng)和稀釋的倍數(shù)，計(jì)算出水樣中細(xì)菌的數(shù)目。

1.2腐蝕速率測(cè)定

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

2　結(jié)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(gè)方面來(lái)考察環(huán)境因素對(duì)SRB生長(zhǎng)和井筒腐蝕的影響，實(shí)驗(yàn)效果主要依據(jù)腐蝕速率和SRB數(shù)量的變化來(lái)評(píng)價(jià)。

2.1溫度對(duì)SRB生長(zhǎng)及腐蝕速率影響

取8個(gè)250 mL厭氧瓶裝入現(xiàn)場(chǎng)水樣，分為4組，每組兩瓶做平行，每瓶中放置N80掛片一個(gè)，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(cè)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(zhǎng)情況和腐蝕速率對(duì)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(duì)SRB的生長(zhǎng)起到先促進(jìn)后抑制，在65℃時(shí)SRB生長(zhǎng)達(dá)到7 000個(gè)/毫升，而在80℃高溫時(shí)SRB數(shù)量下降至130個(gè)/毫升；同時(shí)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(shì)。

分析認(rèn)為，現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)受到抑制；而腐蝕速率則SRB數(shù)量的變化呈現(xiàn)正相關(guān)性。

2.2pH值對(duì)SRB生長(zhǎng)及腐蝕速率影響

取8個(gè)250 mL厭氧瓶裝入現(xiàn)場(chǎng)水樣，分為4組，一組兩瓶做平行，每瓶中放置N80掛片一個(gè)，用配置好的HCl和NaOH溶液分別調(diào)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(cè)量SRB和腐蝕速率變化情況。

表2　在不同pH條件下的SRB生長(zhǎng)情況和腐蝕速率對(duì)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(chǎng)水樣中SRB在pH值6.0～7.0生長(zhǎng)旺盛，而在pH為4和9.5情況下，SRB數(shù)量銳減；同時(shí)隨著pH值的逐漸升高，平均腐蝕率呈下降趨勢(shì)。

分析認(rèn)為，在較強(qiáng)酸性條件下（pH為4時(shí)），SRB數(shù)量很少，掛片表面腐蝕相當(dāng)于進(jìn)行一個(gè)酸洗過(guò)程；而在pH為6、7的適宜條件下，SRB生長(zhǎng)迅速；而在pH 為9.5的較強(qiáng)堿性條件下，SRB生長(zhǎng)受限，金屬掛片表面生成有保護(hù)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(duì)于改善水體腐蝕是具有一定作用的［3］。

2.3硫酸根對(duì)SRB生長(zhǎng)及腐蝕速率影響

取8個(gè)250 mL厭氧瓶裝入現(xiàn)場(chǎng)水樣，分為4組，一組兩瓶做平行，每瓶中放置N80掛片一個(gè)，用Na2SO4試劑調(diào)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(cè)量SRB和腐蝕速率變化情況。

表3　在不同硫酸根下的SRB生長(zhǎng)情況和腐蝕速率對(duì)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(rèn)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(dāng)硫酸根含量在1 000 mg/L時(shí)，SRB的生長(zhǎng)相對(duì)最為迅速，因此相應(yīng)的腐蝕速率也最大；但是當(dāng)濃度達(dá)到一定程度時(shí)，SRB的生長(zhǎng)逐漸趨于穩(wěn)定，水體腐蝕速率也趨于穩(wěn)定。

2.4氯根對(duì)SRB生長(zhǎng)及腐蝕速率影響

取8個(gè)250 mL厭氧瓶裝入現(xiàn)場(chǎng)水樣，分為4組，一組兩瓶做平行，每瓶中放置N80掛片一個(gè)，用NaCl試劑調(diào)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(cè)量SRB和腐蝕速率變化情況。

表4　在不同氯根下的SRB生長(zhǎng)情況和腐蝕速率對(duì)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(shì)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(shí)最高。

分析認(rèn)為，氯根數(shù)量對(duì)于SRB的生長(zhǎng)具有一定影響，在5 000 mg/L時(shí)，SRB的生長(zhǎng)較為旺盛；當(dāng)Cl-含量大于10 000 mg/L時(shí)，對(duì)于SRB的生長(zhǎng)有所抑制，同時(shí)由于SRB生長(zhǎng)繁殖的速度下降，平均腐蝕率也相應(yīng)降低。

2.5硫化物對(duì)SRB生長(zhǎng)及腐蝕速率影響

取6個(gè)250 mL厭氧瓶裝入現(xiàn)場(chǎng)水樣，分為3組，一組兩瓶做平行，每瓶中放置N80掛片一個(gè)，用Na2S試劑調(diào)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(cè)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(shì)。

分析認(rèn)為，SRB將硫酸鹽還原成硫化氫，硫化氫腐蝕掛片，產(chǎn)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(guān)聯(lián)系；同時(shí)硫化物對(duì)于金屬可以產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，造成金屬內(nèi)部破裂。所以硫化物的產(chǎn)生對(duì)于SRB的腐蝕又起到了一定的促進(jìn)作用。

表5　在不同硫化物下的SRB生長(zhǎng)情況和腐蝕速率對(duì)比

圖5　不同S2-含量下SRB數(shù)量與腐蝕速率變化情況

3　結(jié)論及認(rèn)識(shí)

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

（1）從單因素的考察實(shí)驗(yàn)來(lái)看，井筒環(huán)境因素對(duì)于H4站水樣中SRB的生長(zhǎng)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(zhǎng)繁殖較為迅速，導(dǎo)致水體腐蝕性增強(qiáng)；而在相反的情況下，SRB的生長(zhǎng)得到抑制，水體腐蝕性也減弱。

（2）對(duì)于SRB的生長(zhǎng)和腐蝕治理可以考慮從環(huán)境因素方面著手，比如通過(guò)改善水體pH值、水質(zhì)改性等，創(chuàng)造不利于SRB生長(zhǎng)的環(huán)境，降低SRB的活性來(lái)達(dá)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(xué)技術(shù)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(shù)與應(yīng)用，2009，27（5）：429-432.

［3］俞敦義，彭芳明，劉小武.環(huán)境對(duì)硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)的影響［J］.材料保護(hù)，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(guó)石化集團(tuán)公司科研項(xiàng)目：油井生物防腐綜合技術(shù)研究，項(xiàng)目編號(hào)：P14071；江蘇油田局科研項(xiàng)目：油井生物防腐工藝研究，項(xiàng)目編號(hào)：JS13039。