井筒环境因素对SRB生长及腐蚀影响分析

孟章进，吴伟林，祁建杭，杨帆，姜桂英，方芝（.江苏油田石油工程技术研究院，江苏扬州　5009；.江苏里下河地区农业科学研究所，江苏扬州　5007）

井筒环境因素对SRB生长及腐蚀影响分析

孟章进1，吴伟林1，祁建杭2，杨帆1，姜桂英1，方芝1
（1.江苏油田石油工程技术研究院，江苏扬州225009；2.江苏里下河地区农业科学研究所，江苏扬州225007）

油田开发进入中高含水期后，硫酸盐还原菌大量繁殖引起的腐蚀给生产带来严重影响，同时硫酸盐还原菌的生长又与井筒环境中温度、pH值和地层水中盐类含量（如SO42-）的变化具有一定的联系，因此本文通过选取现场水样，考察井筒环境因素中的温度、pH值、溶解盐等因素对于硫酸盐还原菌生长的影响，分析SRB生长与井筒腐蚀情况变化规律。

硫酸盐还原菌；腐蚀速率；环境因素；硫化物

油田开发进入中高含水期后，地层采出水中SRB大量繁殖，产生H2S及代谢产物，导致管材腐蚀穿孔、结垢、设备损坏等［1］，给油田生产带来很大影响。由于SRB的生长与环境因素关系密切，本文通过采集现场水样，室内分析温度、pH值、溶解盐浓度等环境因素对于SRB生长及井筒腐蚀的规律，以期对于油田SRB腐蚀治理起到一定的指导作用。

1　实验方法

1.1水样SRB种群数量的测定

采用绝迹稀释法，即将欲测定的水样用无菌注射器逐级分别注入到SRB测试瓶中进行接种稀释，然后放入生化培养箱中37℃培养7 d后，根据细菌平阳性反应和稀释的倍数，计算出水样中细菌的数目。

1.2腐蚀速率测定

参考《SY/T 5273-2000油田采出水用缓蚀剂性能评价方法》，根据挂片失重量计算水样平均腐蚀速率。

2　结果与讨论

采集江苏油田H4站三相分离器出口水样，从pH值、温度、硫酸根、氯根、硫化物等5个方面来考察环境因素对SRB生长和井筒腐蚀的影响，实验效果主要依据腐蚀速率和SRB数量的变化来评价。

2.1温度对SRB生长及腐蚀速率影响

取8个250 mL厌氧瓶装入现场水样，分为4组，每组两瓶做平行，每瓶中放置N80挂片一个，4组样品分别放置于37℃、50℃、65℃和80℃恒温培养箱中培养，20 d后测定SRB数量和腐蚀速率变化情况。

表1　在不同温度下的SRB生长情况和腐蚀速率对比

图1　不同温度下SRB数量与腐蚀速率变化情况

由表1和图1可知，温度的升高（从37℃～80℃）对SRB的生长起到先促进后抑制，在65℃时SRB生长达到7 000个/毫升，而在80℃高温时SRB数量下降至130个/毫升；同时水样平均腐蚀速率随着温度升高也出现先升后降的趋势。

分析认为，现场水样中SRB属于中高温菌，在50℃～65℃适宜的温度下繁殖迅速，在80℃条件下则生长受到抑制；而腐蚀速率则SRB数量的变化呈现正相关性。

2.2pH值对SRB生长及腐蚀速率影响

取8个250 mL厌氧瓶装入现场水样，分为4组，一组两瓶做平行，每瓶中放置N80挂片一个，用配置好的HCl和NaOH溶液分别调节每组样品pH值为4、 6、7、9.5后，于65℃恒温培养箱中培养，20 d后测量SRB和腐蚀速率变化情况。

表2　在不同pH条件下的SRB生长情况和腐蚀速率对比

图2　不同pH下SRB数量与腐蚀速率变化情况

从表2和图2可得，现场水样中SRB在pH值6.0～7.0生长旺盛，而在pH为4和9.5情况下，SRB数量锐减；同时随着pH值的逐渐升高，平均腐蚀率呈下降趋势。

分析认为，在较强酸性条件下（pH为4时），SRB数量很少，挂片表面腐蚀相当于进行一个酸洗过程；而在pH为6、7的适宜条件下，SRB生长迅速；而在pH 为9.5的较强碱性条件下，SRB生长受限，金属挂片表面生成有保护作用的钝化膜（如Fe3O4），水体腐蚀速率下降明显。这也表明改变水样pH值，对于改善水体腐蚀是具有一定作用的［3］。

2.3硫酸根对SRB生长及腐蚀速率影响

取8个250 mL厌氧瓶装入现场水样，分为4组，一组两瓶做平行，每瓶中放置N80挂片一个，用Na2SO4试剂调配每组样品SO42-含量分别为500 mg/L、1 000 mg/L、2 000 mg/L、4 000 mg/L后于65℃恒温培养箱中培养，20 d后测量SRB和腐蚀速率变化情况。

表3　在不同硫酸根下的SRB生长情况和腐蚀速率对比

由表3和图3可知，随SO42-含量的增加，SRB数量先上升后下降趋于稳定，平均腐蚀速率也是先上升后下降。

分析认为，硫酸根作为SRB的电子受体，其浓度的变化直接影响到SRB的数量变化。当硫酸根含量在1 000 mg/L时，SRB的生长相对最为迅速，因此相应的腐蚀速率也最大；但是当浓度达到一定程度时，SRB的生长逐渐趋于稳定，水体腐蚀速率也趋于稳定。

2.4氯根对SRB生长及腐蚀速率影响

取8个250 mL厌氧瓶装入现场水样，分为4组，一组两瓶做平行，每瓶中放置N80挂片一个，用NaCl试剂调配每组样品Cl-含量分别为5000mg/L、10000mg/L、20 000 mg/L、40 000 mg/L，于65℃恒温培养箱中培养，20 d后测量SRB和腐蚀速率变化情况。

表4　在不同氯根下的SRB生长情况和腐蚀速率对比

图4　不同Cl-含量下SRB数量与腐蚀速率变化情况

由表4和图4可知，随Cl-含量增加，SRB总体呈下降趋势然后趋于稳定，平均腐蚀率也呈现相同规律，其中在Cl-含量为5 000 mg/L时最高。

分析认为，氯根数量对于SRB的生长具有一定影响，在5 000 mg/L时，SRB的生长较为旺盛；当Cl-含量大于10 000 mg/L时，对于SRB的生长有所抑制，同时由于SRB生长繁殖的速度下降，平均腐蚀率也相应降低。

2.5硫化物对SRB生长及腐蚀速率影响

取6个250 mL厌氧瓶装入现场水样，分为3组，一组两瓶做平行，每瓶中放置N80挂片一个，用Na2S试剂调配每组样品S2-含量分别为30 mg/L、50 mg/L、80 mg/L，于65℃恒温培养箱中培养，20 d后测量SRB和腐蚀速率变化情况。

由表5和图5可知，随硫化物浓度增大，SRB数量增多然后趋于平稳，平均腐蚀率呈上升趋势。

分析认为，SRB将硫酸盐还原成硫化氢，硫化氢腐蚀挂片，产生硫化物沉淀或者以S2-存在，因此硫化物与SRB的数量呈正相关联系；同时硫化物对于金属可以产生应力腐蚀，造成金属内部破裂。所以硫化物的产生对于SRB的腐蚀又起到了一定的促进作用。

表5　在不同硫化物下的SRB生长情况和腐蚀速率对比

图5　不同S2-含量下SRB数量与腐蚀速率变化情况

3　结论及认识

通过5种单因素条件下的考察实验，可以得出SRB的生长受环境影响较大，同时SRB生长数量与井筒腐蚀速率的变化也较为相关。

（1）从单因素的考察实验来看，井筒环境因素对于H4站水样中SRB的生长和腐蚀有较大的影响：在适宜的温度（50℃～65℃）、溶解盐含量（SO42-含量为1 000 mg/L）、pH值6～7.0等条件下，SRB的生长繁殖较为迅速，导致水体腐蚀性增强；而在相反的情况下，SRB的生长得到抑制，水体腐蚀性也减弱。

（2）对于SRB的生长和腐蚀治理可以考虑从环境因素方面着手，比如通过改善水体pH值、水质改性等，创造不利于SRB生长的环境，降低SRB的活性来达到降低水体腐蚀性。

［1］田先勇.20#低碳钢腐蚀因素分析［J］.科学技术与工程，2012，12（16）：59-61.

［2］何英华，王宝辉，董荟思.油田采出污水腐蚀作用的影响因素分析［J］.石化技术与应用，2009，27（5）：429-432.

［3］俞敦义，彭芳明，刘小武.环境对硫酸盐还原菌生长的影响［J］.材料保护，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，FANG 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

中国石化集团公司科研项目：油井生物防腐综合技术研究，项目编号：P14071；江苏油田局科研项目：油井生物防腐工艺研究，项目编号：JS13039。