防腐蝕菌與油田常用化學(xué)劑的配伍性評價及協(xié)同作用

吳偉林，楊帆，王彪，孟章進(jìn)，姜桂英

（中石化江蘇油田石油工程技術(shù)研究院，揚(yáng)州 225009）

隨著油田綜合含水量的持續(xù)上升，油田微生物引起的腐蝕對油田造成的影響越來越嚴(yán)重［1-3］，特別是近幾年檢泵作業(yè)較為頻繁，導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升。引起微生物腐蝕的主要是硫酸鹽還原菌（SRB）。油田水體還原性強(qiáng)，在SRB及其產(chǎn)物（硫化物）的作用下油井腐蝕進(jìn)一步加劇，因此，石油行業(yè)對于SRB的治理成為熱點(diǎn)［4-6］。油井生物防腐蝕技術(shù)利用生物競爭淘汰的方法［7-10］，向油井中注入反硝化細(xì)菌或激活劑，通過微生物種群的替代將有害微生物變?yōu)橛欣蛩兀?1-14］，抑制SRB 生長，從而減少次生硫化物的產(chǎn)生［15-16］。

本工作針對同時存在離子腐蝕和微生物腐蝕的油井，分析防腐蝕菌與油田常用化學(xué)劑（緩蝕劑、清蠟劑、破乳劑、殺菌劑等）的配伍性，研究了防腐蝕菌與緩蝕劑的協(xié)同作用，從而開發(fā)了生物-物化復(fù)合防腐蝕技術(shù)。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用油田常用化學(xué)劑如表1所示，所用防腐蝕菌種為N411（反硝化）細(xì)菌。培養(yǎng)基由溶液A和B等比例混合而成，溶液A 和B單獨(dú)滅菌。

表1 油田常用水處理劑Tab.1 Commonly used water treatment agents in oil field

A 溶液：無機(jī)鹽2.0 g，天冬酰胺1.0 g，蒸餾水500 m L；p H 為7.0～7.2。

B溶液：檸檬酸鈉8.5 g，乙酸鈉2 g，葡萄糖2 g，0.5 g KH2PO4，0.5 g K2HPO4，1.0 g MgSO4·7 H2O，0.05 g FeCl3·6 H2O，0.1 g CaCl2，酵母膏0.5 g，蒸餾水500 m L；p H 為7.0～7.2。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 化學(xué)劑對防腐蝕菌生長繁殖的影響

取N411細(xì)菌接種于上述液體培養(yǎng)基，在60 ℃下培養(yǎng)18 h后，液體培養(yǎng)基中分別加入不同質(zhì)量濃度的化學(xué)劑（見表2），在60 ℃下培養(yǎng)不同時間后，測定溶液在600 nm 波長條件下的吸光值（OD600nm），分析化學(xué)劑對防腐蝕菌生長的影響。

表2 各種化學(xué)劑試驗(yàn)用量Tab.2 Experimental dosage of various chemical agents mg／L

取上述培養(yǎng)不同時間的樣品，在相同稀釋度下，固體培養(yǎng)（通過涂布平板法，向稀釋液中加入2%的加倫膠，制成固體培養(yǎng)基）。觀察細(xì)菌在固體培養(yǎng)基中的生長情況。

1.2.2 防腐蝕菌對化學(xué)劑使用效果的影響

取現(xiàn)場污水為水樣，分析添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌對化學(xué)劑使用效果的影響，細(xì)菌計(jì)數(shù)采用絕跡稀釋法。

2 結(jié)果與討論

2.1 油田化學(xué)劑與防腐蝕菌的配伍性

2.1.1 防腐蝕菌對殺菌劑使用效果的影響

在含100 mg／L殺菌劑的水樣中，分別添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌，試驗(yàn)時間7 d，試驗(yàn)溫度37℃。

從表3和表4可以看出，防腐蝕菌的加入對兩種常用油田殺菌劑沒有起到干擾作用，防腐蝕菌質(zhì)量濃度為0～400 mg／L時，殺菌劑仍然能夠有效殺滅污水中的SRB。

表3 添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌下殺菌劑LC-4的使用效果Tab.3 The use effect of fungicide LC-4 with adding different mass concentrations of anti-corrosion bacteria

表4 添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌下殺菌劑KD-24的使用效果Tab.4 The use effect of fungicide KD-24 with adding different mass concentrations of anti-corrosion bacteria

2.1.2 防腐蝕菌對緩蝕劑使用效果的影響

在分別含30，60 mg／L緩蝕劑KD-32的現(xiàn)場污水樣中，分析防腐蝕菌質(zhì)量濃度（0，50，100，200，400 mg／L）對緩蝕劑使用效果的影響。試驗(yàn)時間14 d，試驗(yàn)溫度50 ℃，使用動態(tài)旋轉(zhuǎn)腐蝕掛片儀進(jìn)行試驗(yàn)，測量掛片的腐蝕速率。從表5可以看出，防腐蝕菌含量越高，緩蝕效果越好。

表5 添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌下緩蝕劑KD-32的使用效果Tab.5 The use effect of corrosion inhibior KD-32 with adding different mass concentrations of anti-corrosion bacteria

2.1.3 防腐蝕菌對絮凝劑使用效果的影響

在含150 mg／L絮凝劑KD-11和3 mg／L 絮凝劑KD-29的現(xiàn)場污水水樣中，分別添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌（100，200，300 mg／L）。從表6 可以看出，不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌對水質(zhì)的絮凝沉淀效果并不影響，原水濁度均得到大幅改善。

表6 添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌下絮凝劑的使用效果Tab.6 The use effect of flocculant with adding different mass concentrations of anti-corrosion bacteria

2.1.4 防腐蝕菌對破乳劑使用效果的影響

溶液由30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）水＋70%油混合乳化配制，試驗(yàn)溫度70 ℃，分別添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌（100，150，200 mg／L）。從表7可以看出，不同質(zhì)量濃度下防腐蝕菌對破乳劑使用效果的影響不大，破乳劑與防腐蝕菌的混合液破乳效果較好。

表7 添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌下破乳劑的使用效果Tab.7 The use effect of demulsifiers with adding different mass concentrations of anti-corrosion bacteria

2.1.5 防腐蝕菌對阻垢劑使用效果的影響

在含30 mg／L 阻垢劑FA-505 和KD-27 的現(xiàn)場污水水樣中，分別添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌（100，200，300 mg／L）。從表8可以看出，不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌對阻垢劑的影響不大，阻垢劑與防腐蝕菌混合液的阻垢效果較好。

表8 添加不同質(zhì)量濃度防腐蝕菌下阻垢劑的使用效果Tab.8 The use effect of scale inhibitors with adding different mass concentrations of anti-corrosion bacteria

2.2 防腐蝕菌對常用化學(xué)劑的耐受性評價

從圖1和圖2可以看出，破乳劑、陰離子型高分子絮凝劑、復(fù)合生物絮凝劑對防腐蝕菌生長沒有影響，菌種仍保持良好的活性，在新鮮培養(yǎng)基中生長正常。清蠟劑、KD-32C緩蝕劑、KD-27A 阻垢劑、KD-27C阻垢劑和除氧劑對防腐蝕菌生長影響不大，菌種仍保持良好的活性，在新鮮培養(yǎng)基中生長正常。KD-24A 殺菌劑、KD-24C殺菌劑、KD-32A 緩蝕劑、KD-32B緩蝕劑對防腐蝕菌生長影響很大，菌種在新鮮培養(yǎng)基中沒有生長。

圖1 添加不同化學(xué)劑后防腐蝕菌的生長曲線Fig.1 Growth curves of anti-corrosion bacteria after adding different chemical agents：（a）demulsifier；（b）anionic polymer flocculant；（c）composite biological flocculant；（d）wax remover；（e）KD-24A fungicide；（f）KD-24C fungicide；（g）KD-32A corrosion inhibitor；（h）KD-32B corrosion inhibitor；（i）KD-32C corrosion inhibitor；（j）KD-27A scale inhibitor；（k）KD-27C scale inhibitor；（l）deoxidizer

圖2 添加不同化學(xué)劑后防腐蝕菌的菌落圖Fig.2 The colony images of anti-corrosion bacteria after adding different chemicals：（a）demulsifier；（b）anionic polymer flocculant；（c）composite biological flocculant；（d）wax remover；（e）KD-24A fungicide；（f）KD-24C fungicide；（g）KD-32A corrosion inhibitor；（h）KD-32B corrosion inhibitor；（i）KD-32C corrosion inhibitor；（j）KD-27A scale inhibitor；（k）KD-27C scale inhibitor；（l）deoxidizer

2.3 防腐蝕菌與化學(xué)劑的協(xié)同防腐蝕作用

2.3.1 防腐蝕菌與緩蝕劑

取W2-53油井現(xiàn)場采出水作為水樣，考察防腐蝕菌和緩蝕劑KD-32C 同時使用的情況下，對污水腐蝕和細(xì)菌抑制作用的影響。利用厭氧瓶進(jìn)行靜態(tài)腐蝕掛片試驗(yàn)，試驗(yàn)時間30 d，試驗(yàn)溫度65℃（細(xì)菌計(jì)數(shù)采用絕跡稀釋法，腐蝕測試采用失重法）。

由表9、圖3可見，水樣中SRB和硫化物含量都很高，且水樣的腐蝕速率也較高。單獨(dú)加緩蝕劑能較好抑制水樣的腐蝕性，但不能消除硫化物，也無法對SRB 起到控制作用；單獨(dú)加防腐蝕菌，能降低SRB的數(shù)量約兩個數(shù)量級，同時硫化物去除率達(dá)到90%以上，并且降低了水樣的腐蝕速率；同時添加防腐蝕菌和緩蝕劑，既能有效控制SRB 生長，又能去除大部分硫化物，與單獨(dú)投加緩蝕劑或防腐蝕菌相比，水樣腐蝕性進(jìn)一步降低。

表9 W2-53油井水樣腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.9 Corrosion test datas of W2-53 oil well water sample

2.3.2 油井現(xiàn)場防腐蝕效果

W2-53井是W2斷塊的一口油井，該井隨著含水量的上升，產(chǎn)出液中硫化物含量和SRB 含量升高，分別為103.7 mg／L、1 300個／m L，由于管線腐蝕嚴(yán)重及偏磨導(dǎo)致躺井檢泵作業(yè)3次。該井應(yīng)用復(fù)合防腐蝕技術(shù)（生物強(qiáng)化＋化學(xué)防腐蝕）進(jìn)行治理，初期采用生物強(qiáng)化（添加0.01%防腐蝕菌和150 mg／L 營養(yǎng)劑），后期采用復(fù)合防腐蝕技術(shù)（添加30 mg／L緩蝕劑、0.01%防腐蝕菌和150 mg／L 營養(yǎng)劑）。經(jīng)兩種措施治理后，污水中SRB 含量得到較好控制，但硫化物和腐蝕速率沒有得到有效控制。室內(nèi)試驗(yàn)表明，該井的腐蝕主要由微生物和電化學(xué)共同作用導(dǎo)致。因此，采用復(fù)合防腐蝕技術(shù)后，硫化物、腐蝕速率均得到有效控制，如表10、圖4和圖5所示。

圖4 復(fù)合防腐蝕技術(shù)實(shí)施前后SRB含量和腐蝕速率Fig.4 SRB content and corrosion rate before and after the implementation of composite anti-corrosion technology

圖5 復(fù)合防腐蝕技術(shù)實(shí)施前后硫化物含量Fig.5 Sulfide content before and after the implementation of composite anti-corrosion technology

表10 W2-53油井現(xiàn)場防腐蝕措施實(shí)施情況Tab.10 Implementation of on-site anti-corrosion measures in W2-53 well

3 結(jié)論

（1）防腐蝕菌不影響各種化學(xué)劑的使用效果，其中殺菌劑和部分緩蝕劑對防腐蝕菌的生長有較強(qiáng)的抑制作用，現(xiàn)場應(yīng)用時應(yīng)避免同時添加殺菌劑和防腐蝕菌。

（2）與單獨(dú)添加緩蝕劑或防腐蝕菌的情況相比，同時添加防腐蝕菌和KD-32C緩蝕劑，能有效控制SRB生長，去除大部分硫化物，腐蝕速率也進(jìn)一步降低。

（3）應(yīng)用復(fù)合防腐蝕技術(shù)，有效降低了W2-53油井采出水的SRB含量、硫化物含量和水樣的腐蝕速率，延長了油井檢泵周期。