高SRB环境下含油混输海管临时封存方案探索

刘冰，熊开昱，尹晓鹏

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津300451）

1 SRB对含油混输海管的影响

SRB对含油混输海管的影响，主要是SRB在含油混输海管厌氧、高营养物环境下快速滋生，SRB的新陈代谢在金属的电化学腐蚀过程中起阴极去极化的作用，加剧腐蚀程度。并且，在此过程中产生的副产物硫化铁，碳酸钙等还容易引起管线和地层堵塞。此外，有些副产物于另外一些细菌的分泌物还会粘附在管壁上形成生物膜垢，不但为SRB的生长提供适宜的环境，还会造成各种堵塞。

SRB腐蚀主要是通过氢化酶的作用，在金属表面的阴极部位把硫酸根生物催化还原为硫离子和初生态氧。初生态氧在阴极使吸附于阴极表面的氢去极化而生成水。因此硫酸盐还原菌主要是通过阴极去极化作用加速了钢铁的腐蚀。其反应方程式为：

当部分金属表面有污垢或腐蚀产物覆盖时，会形成浓度差。管道表面被覆盖后，金属表面不能与溶解氧接触，被覆盖的金属表面就形成了阳极。这种厌氧环境加强了SRB的滋生，加速了腐蚀。

SRB在新陈代谢中产生大量硫化物，硫化物的存在加速了金属表面的腐蚀和结垢。其金属局部腐蚀和其腐蚀金属后产生的[H]还会导致金属结垢的氢脆现象。

含油海管输送的物流中，存在大量低碳连脂肪酸，它是SRB生长和代谢过程中良好碳源和营养物质基础。SRB在生长代谢的同时，会产生大量硫化氢，也会加速油田管道的腐蚀。

2 高SRB环境下含油海管内腐蚀防护的传统方式

海管内腐蚀一般通过以下一种或多种腐蚀控制措施组合来完成：

1) 用耐蚀材料：选用耐蚀合金（CRAs）或碳钢内衬耐蚀合金（CRAs）；

2) 选用碳钢时，考虑一定的内腐蚀裕量，以满足整个设计寿命期间的要求；

3) 采用缓蚀剂；

4) 改变工艺条件，以达到减少或去除腐蚀性物质的目的：

5) 脱水；

6) 脱气；

7) pH值控制技术，也称为pH稳定化。

对于SRB的微生物腐蚀控制方法主要有投注杀菌剂杀菌和通气的方法抑制SRB生长和微生物生态抑制等方案。

受到含油混输海管特殊的环境和功能限制，通气杀菌的方式并不适用，微生物生态抑制的方案见效周期长，一般采用投注杀菌剂杀菌降低SRB浓度的方式控制SRB的微生物腐蚀。

3 高SRB环境下含油混输海管临时封存方案

(1) 方案研究的背景

某条含油的混输海管由于生产条件的限制，需要停输半年左右，在此期间，需要采取合适的方式对海管实施保护。海管的流体呈酸性，含有较高浓度的SRB。海管设计采用内腐蚀裕量加缓蚀剂的方式保护海管，运行期间定期冲击加注杀菌剂抑制SRB的生长。

表1 拟封存海管的参数

（2）方案拟实现的目的

拟通过方案的实施，在海管封存期间保证完整性的前提下，降低方案实施的成本，简化现场操作，减少工作量。具体要求如下：

1）确保在封存期间腐蚀速率低于0.076mm/a；

2）确保封存介质与管道不发生配伍性问题；

3）确保加入杀菌剂的封存流体中SRB/TGG/FB含量低于10个/mL；

4）确保封存介质中含有的化学药剂不影响非金属材料的性能。

（3）方案临时封存方案

利用油田处理后的生产水作为载体，加注一定浓度的化学药剂后进行流体循环和清管预膜，杀菌和管壁预膜后定期监测。超出控制指标后重复开展杀菌和清管预膜工作。

考虑到油田在用的杀菌剂具有一定的缓释性，在通过模拟试验验证后，利用杀菌剂冲剂加注抑制SRB生长的同时，利用杀菌剂的缓释性替代缓释剂的作用保护海管本体。定期循环海管内存留的液体并监测，根据监测结果调整加药预膜周期，起到保护海管的作用。

（4）模拟实验及结果

参照中华人民共和国标准GB/T 35509-2017《油气田缓蚀剂的应用和评价》及石油天然气行业标准 SY/T 5273 《油田采出水缓蚀剂性能评价方法》对选取的两种不同类别杀菌剂在封存流体状态下进行防腐性能的室内验证（静态法）。

表2 两种杀菌剂静态性能评价记录表

从长达一个月的时间每日进行观察记录可见，两种杀菌剂均呈现出一定的缓蚀性能，且随着药剂浓度的增加，缓释效率亦有提升，且药剂2#的缓释效率明显较好。

（5）临时封存方案的实施

海管临时封存的方案现场实施步骤如下：

● 入口端导通清洗液注入流程；

● 连接临时药剂管线，准备注入500ppm（推荐浓度）2#杀菌剂；

● 设置临时加注泵，泵的排量同药剂注入需求相匹配；

● 在入口端设置一个取样口，取样检测清洗液中氧气含量、水中含油（OIW）等，不检测腐蚀速率和SRB/TGB/FB；

● 在海管出口端设置检测仪器，分别检测循环液中氧气含量，腐蚀速率，并取样检测SRB/TGB/FB等含量。

● 待腐蚀速率降至3mpy后，海管出入口停止腐蚀速率，氧含量、微生物等测试；

● 停止注入清洗液，两端保持一定正压，以备将来取样测试微生物；

● 将海管两端封存，定期开展循环杀菌和监测工作。

（6）临时封存方案实施的效果

封存方案实施后，海管以50m3/h生产水配以500ppm浓度的2#杀菌剂开始化学药剂循环，预计流速为0.15m/s-0.3m/s。待工况稳定后，将现场LPR流速调整至0.3m/s，连续监测2.5小时，监测的数据如下：

表3 封存期间LPR监测数据汇总表

表4 封存期间细菌监测数据汇总表

从监测数据看，封存方案的实施，有效优化了含油混输海管的高SRB环境。同时，2#杀菌剂的缓释性能有效降低了海管的腐蚀速率，有利于海管的长期封存。

4 结论

通过科学论证和细致实施，探索了一套高效、经济、易行的高SRB环境下含油混输海管临时封存的经验，在海上油田的开发中具有一定的借鉴意义。