劉冰，熊開昱，尹曉鵬

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300451）

1 SRB對含油混輸海管的影響

SRB對含油混輸海管的影響，主要是SRB在含油混輸海管厭氧、高營養(yǎng)物環(huán)境下快速滋生，SRB的新陳代謝在金屬的電化學腐蝕過程中起陰極去極化的作用，加劇腐蝕程度。并且，在此過程中產生的副產物硫化鐵，碳酸鈣等還容易引起管線和地層堵塞。此外，有些副產物于另外一些細菌的分泌物還會粘附在管壁上形成生物膜垢，不但為SRB的生長提供適宜的環(huán)境，還會造成各種堵塞。

SRB腐蝕主要是通過氫化酶的作用，在金屬表面的陰極部位把硫酸根生物催化還原為硫離子和初生態(tài)氧。初生態(tài)氧在陰極使吸附于陰極表面的氫去極化而生成水。因此硫酸鹽還原菌主要是通過陰極去極化作用加速了鋼鐵的腐蝕。其反應方程式為：

當部分金屬表面有污垢或腐蝕產物覆蓋時，會形成濃度差。管道表面被覆蓋后，金屬表面不能與溶解氧接觸，被覆蓋的金屬表面就形成了陽極。這種厭氧環(huán)境加強了SRB的滋生，加速了腐蝕。

SRB在新陳代謝中產生大量硫化物，硫化物的存在加速了金屬表面的腐蝕和結垢。其金屬局部腐蝕和其腐蝕金屬后產生的[H]還會導致金屬結垢的氫脆現(xiàn)象。

含油海管輸送的物流中，存在大量低碳連脂肪酸，它是SRB生長和代謝過程中良好碳源和營養(yǎng)物質基礎。SRB在生長代謝的同時，會產生大量硫化氫，也會加速油田管道的腐蝕。

2 高SRB環(huán)境下含油海管內腐蝕防護的傳統(tǒng)方式

海管內腐蝕一般通過以下一種或多種腐蝕控制措施組合來完成：

1) 用耐蝕材料：選用耐蝕合金（CRAs）或碳鋼內襯耐蝕合金（CRAs）；

2) 選用碳鋼時，考慮一定的內腐蝕裕量，以滿足整個設計壽命期間的要求；

3) 采用緩蝕劑；

4) 改變工藝條件，以達到減少或去除腐蝕性物質的目的：

5) 脫水；

6) 脫氣；

7) pH值控制技術，也稱為pH穩(wěn)定化。

對于SRB的微生物腐蝕控制方法主要有投注殺菌劑殺菌和通氣的方法抑制SRB生長和微生物生態(tài)抑制等方案。

受到含油混輸海管特殊的環(huán)境和功能限制，通氣殺菌的方式并不適用，微生物生態(tài)抑制的方案見效周期長，一般采用投注殺菌劑殺菌降低SRB濃度的方式控制SRB的微生物腐蝕。

3 高SRB環(huán)境下含油混輸海管臨時封存方案

(1) 方案研究的背景

某條含油的混輸海管由于生產條件的限制，需要停輸半年左右，在此期間，需要采取合適的方式對海管實施保護。海管的流體呈酸性，含有較高濃度的SRB。海管設計采用內腐蝕裕量加緩蝕劑的方式保護海管，運行期間定期沖擊加注殺菌劑抑制SRB的生長。

表1 擬封存海管的參數(shù)

（2）方案擬實現(xiàn)的目的

擬通過方案的實施，在海管封存期間保證完整性的前提下，降低方案實施的成本，簡化現(xiàn)場操作，減少工作量。具體要求如下：

1）確保在封存期間腐蝕速率低于0.076mm/a；

2）確保封存介質與管道不發(fā)生配伍性問題；

3）確保加入殺菌劑的封存流體中SRB/TGG/FB含量低于10個/mL；

4）確保封存介質中含有的化學藥劑不影響非金屬材料的性能。

（3）方案臨時封存方案

利用油田處理后的生產水作為載體，加注一定濃度的化學藥劑后進行流體循環(huán)和清管預膜，殺菌和管壁預膜后定期監(jiān)測。超出控制指標后重復開展殺菌和清管預膜工作。

考慮到油田在用的殺菌劑具有一定的緩釋性，在通過模擬試驗驗證后，利用殺菌劑沖劑加注抑制SRB生長的同時，利用殺菌劑的緩釋性替代緩釋劑的作用保護海管本體。定期循環(huán)海管內存留的液體并監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結果調整加藥預膜周期，起到保護海管的作用。

（4）模擬實驗及結果

參照中華人民共和國標準GB/T 35509-2017《油氣田緩蝕劑的應用和評價》及石油天然氣行業(yè)標準 SY/T 5273 《油田采出水緩蝕劑性能評價方法》對選取的兩種不同類別殺菌劑在封存流體狀態(tài)下進行防腐性能的室內驗證（靜態(tài)法）。

表2 兩種殺菌劑靜態(tài)性能評價記錄表

從長達一個月的時間每日進行觀察記錄可見，兩種殺菌劑均呈現(xiàn)出一定的緩蝕性能，且隨著藥劑濃度的增加，緩釋效率亦有提升，且藥劑2#的緩釋效率明顯較好。

（5）臨時封存方案的實施

海管臨時封存的方案現(xiàn)場實施步驟如下：

● 入口端導通清洗液注入流程；

● 連接臨時藥劑管線，準備注入500ppm（推薦濃度）2#殺菌劑；

● 設置臨時加注泵，泵的排量同藥劑注入需求相匹配；

● 在入口端設置一個取樣口，取樣檢測清洗液中氧氣含量、水中含油（OIW）等，不檢測腐蝕速率和SRB/TGB/FB；

● 在海管出口端設置檢測儀器，分別檢測循環(huán)液中氧氣含量，腐蝕速率，并取樣檢測SRB/TGB/FB等含量。

● 待腐蝕速率降至3mpy后，海管出入口停止腐蝕速率，氧含量、微生物等測試；

● 停止注入清洗液，兩端保持一定正壓，以備將來取樣測試微生物；

● 將海管兩端封存，定期開展循環(huán)殺菌和監(jiān)測工作。

（6）臨時封存方案實施的效果

封存方案實施后，海管以50m3/h生產水配以500ppm濃度的2#殺菌劑開始化學藥劑循環(huán)，預計流速為0.15m/s-0.3m/s。待工況穩(wěn)定后，將現(xiàn)場LPR流速調整至0.3m/s，連續(xù)監(jiān)測2.5小時，監(jiān)測的數(shù)據(jù)如下：

表3 封存期間LPR監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總表

表4 封存期間細菌監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總表

從監(jiān)測數(shù)據(jù)看，封存方案的實施，有效優(yōu)化了含油混輸海管的高SRB環(huán)境。同時，2#殺菌劑的緩釋性能有效降低了海管的腐蝕速率，有利于海管的長期封存。

4 結論

通過科學論證和細致實施，探索了一套高效、經濟、易行的高SRB環(huán)境下含油混輸海管臨時封存的經驗，在海上油田的開發(fā)中具有一定的借鑒意義。