抑制油田微生物腐蝕的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

溫 雪

（大慶油田水務(wù)公司水務(wù)環(huán)保研究院，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

油田開采過程中，由于微生物的存在會導(dǎo)致石油設(shè)備受到腐蝕，影響開采效率和安全性，增加設(shè)備的維護(hù)成本。目前發(fā)展出化學(xué)法、物理法、微生物法可以抑制油田微生物的活動和生長，保證油田設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。對油田的開發(fā)工作，必須根據(jù)情況選擇合適的技術(shù)，保證對油田微生物腐蝕的抑制效果。

1 油田微生物腐蝕

1.1 油田微生物腐蝕主要類型

微生物生命活動代謝產(chǎn)物可以直接腐蝕金屬，或者對金屬造成間接腐蝕，目前發(fā)現(xiàn)的包括古細(xì)菌、真菌、細(xì)菌等等很多種微生物都會腐蝕金屬。微生物可以利用金屬作為電子供體，將硫酸鹽等非氧化物作為電子受體，利用細(xì)胞酶的催化產(chǎn)生還原反應(yīng)[1]。油田能夠創(chuàng)造無氧環(huán)境，硫酸鹽還原菌將會對金屬產(chǎn)生比較嚴(yán)重的腐蝕，而且在油田中廣泛分布，會導(dǎo)致原油輸送管線和設(shè)備受到腐蝕，以及導(dǎo)致儲油層嚴(yán)重酸化，給油氣田的開發(fā)帶來很多嚴(yán)重問題。如果油田中的硫酸鹽還原菌含量過多，石油管道、注水管道、石油開采設(shè)備都會受到嚴(yán)重的腐蝕，威脅油田生產(chǎn)的安全。由于硫酸還原菌會將石油中的聚合物分解，所以也會造成聚合物的驅(qū)油效率降低。

1.2 微生物的來源

油田中的微生物一方面來自于深層地下油藏，也來自于油田開發(fā)階段和采油階段的水驅(qū)。厭氧或者低氧環(huán)境中，硫酸鹽還原菌可以將硫酸根離子還原成硫離子或者硫化氫氣體，產(chǎn)生的酸性代謝產(chǎn)物就會導(dǎo)致比較嚴(yán)重的微生物腐蝕。腐蝕過程中，會產(chǎn)生鐵、氮、碳、硫等物質(zhì)的循環(huán)，所以對鐵、鋁、銅、鋅等常見的金屬都會產(chǎn)生腐蝕。在石油開采設(shè)備中，一些金屬表面往往會黏附細(xì)菌，細(xì)菌長期生長后會形成生物膜，一旦形成生物膜，就會引起嚴(yán)重的局部腐蝕。有些微生物腐蝕還會導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕的出現(xiàn)，從而加速腐蝕效率，并促進(jìn)微生物的代謝速度。

2 常見油田微生物腐蝕抑制方法和進(jìn)展

2.1 化學(xué)法

化學(xué)法使用殺菌劑抑制油田中的微生物腐蝕，殺菌劑可以消滅導(dǎo)致腐蝕的微生物或者抑制微生物的生長和代謝，該方法具有管理相對簡單的特點(diǎn)，所以在地上設(shè)施和管道中有著比較普遍的使用，但是很難對深層油藏的開采發(fā)揮作用，尤其對遠(yuǎn)離注入井的微生物菌群控制有著比較大的困難。目前殺菌劑會和壓裂液一同注入地層，通過注入溫度較高的地層，以發(fā)揮殺菌的效果。

早期使用的氧化殺菌劑會利用細(xì)胞代謝酶將細(xì)胞氧化分解，生成水和二氧化碳，但是氧化性殺菌劑對環(huán)境的影響比較大，由于氧化性比較強(qiáng)，也會直接腐蝕設(shè)備，所以目前氧化性殺菌劑一般與非氧化性殺菌劑合用，減少殺菌劑對設(shè)備的破壞，也能降低成本。THPS和戊二醛具有一定的生物降解性，并且安全性很高，具有較高的成本效益，已經(jīng)成為石油和天然氣系統(tǒng)中最常用的非氧化殺菌劑。為了獲得更好的殺菌效果，復(fù)配型殺菌劑是近年來研究的主要方向。使用甲醛和THPS復(fù)配產(chǎn)物作為殺菌劑，可以獲得非常好的殺菌效果。

2.2 物理法

物理法的思路在于添加抗菌涂層和進(jìn)行金屬材料的改性，通過構(gòu)建耐腐蝕或者抗菌的物理結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對腐蝕細(xì)菌的隔離?？咕繉佑山饘傺趸?、硅酸鹽離子構(gòu)成，涂層中還會加入一定具有殺菌特性的金屬離子，比如銀離子、銅離子等等，提升金屬的耐腐蝕性[2]。目前還發(fā)展出石墨烯納米薄膜，相對傳統(tǒng)的防腐土層結(jié)構(gòu)更加致密、防腐效率也更高。對金屬材料進(jìn)行改性的處理中，一般采用對金屬表面鈍化處理的方法，例如將不銹鋼浸泡在含有一定濃度硫酸銅的硝酸溶液中鈍化，不銹鋼材料會更加耐點(diǎn)腐蝕，抗菌特性更強(qiáng)。

2.3 生物法

生物法利用生物競爭抑制微生物的活性，具有環(huán)境友好、應(yīng)用范圍大、價格低、操作簡單的特點(diǎn)。可以使用生活習(xí)慣和硫酸還原菌比較類似的外源微生物或者本源微生物注入地層，生長代謝不產(chǎn)生硫化氫，并且和硫酸還原菌爭奪生存空間和環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)，抑制其繁殖；還可以利用產(chǎn)生具有對硫酸還原菌具有抑制作用產(chǎn)物的細(xì)菌。使用生物法時，需要在加入其他微生物前分析當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，還可以加入硝酸改變地層的環(huán)境，有效抑制微生物的生長。

3 結(jié)語

使用化學(xué)法具有簡單高效的特點(diǎn)，但是會導(dǎo)致環(huán)境污染，生物抑制技術(shù)成本低，環(huán)境效益也比較高，相對而言應(yīng)用前景更好。針對油田的開采，還需要進(jìn)一步擴(kuò)大對微生物活動抑制的研究范圍，提升抑制效果，滿足油田開采工作的要求。