在注水開發(fā)油田,采出液中的各種細(xì)菌會對油田地質(zhì)開發(fā)、地面設(shè)施產(chǎn)生極大的危害。世界上許多產(chǎn)油國都非常重視油田地面系統(tǒng)的細(xì)菌控制問題,并投入相當(dāng)?shù)馁Y金和技術(shù)力量。如何有效、經(jīng)濟(jì)地殺除細(xì)菌是目前較為迫切的技術(shù)攻關(guān)方向。
給油田生產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害的細(xì)菌主要有硫酸鹽還原菌(SRB)、腐生菌(TGB)和鐵細(xì)菌(IB),其中對油田地面系統(tǒng)危害最大的是SRB 。
SRB 廣泛存在于中性土壤、河水、海水、油井、港灣及銹層中,形狀為略帶彎曲的圓柱體,長度約為2×10-6m,并長有一根鞭毛。由于它依賴于硫酸鹽還原反應(yīng)而生存,所以人們稱它為硫酸鹽還原菌。該菌為典型的兼性嗜極菌代表,既可在3500米以下的油井中生存,也能在4000個(gè)大氣壓下生長繁殖,并具有耐高溫能力。同時(shí)硫酸鹽還原菌也是一種厭氧細(xì)菌,它能在厭氧的環(huán)境下生成FeS,覆蓋于管壁等的表面,形成一種保護(hù)膜,這種膜易發(fā)生變質(zhì)而疏松、脫落進(jìn)入系統(tǒng)介質(zhì)中。 另外該菌個(gè)體微小、繁殖迅速、數(shù)量巨大、代謝能力強(qiáng)速度快、易于突變,較其它生物更易適應(yīng)環(huán)境。
SRB 按氧化氫供體的能力和是否產(chǎn)生芽孢可分為二個(gè)菌屬:脫硫弧菌屬和芽孢梭菌屬。油田中最常見的、危害最大的是脫硫弧菌屬,只有少數(shù)情況是芽孢梭菌屬。脫硫弧菌(通稱為 SRB )是固定生長的細(xì)菌,通常情況下,它們主要附著在物體表面生長,測定水樣中 SRB 含量僅能粗略地表示細(xì)菌的存在情況,有可能在水體中SRB含量很低,但在管線某處表面卻已有大量的 SRB 生長繁殖。所以一旦在流動水中發(fā)現(xiàn)這種菌,不論數(shù)量多少,都認(rèn)為有潛在危險(xiǎn),這就是注水指標(biāo)中SRB含量規(guī)定很低的原因。一般認(rèn)為當(dāng)介質(zhì)中SRB含量>10個(gè)/ml時(shí),表明系統(tǒng)中設(shè)備已受到SRB的腐蝕,應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的控制措施。
據(jù)美國和西德科研機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明:SRB腐蝕僅對油田礦場供水系統(tǒng)所造成的損失就達(dá) 7 億美元/年,對保持地層壓力系統(tǒng)和礦場污水處理系統(tǒng)造成的損失則更為嚴(yán)重?,F(xiàn)在有的油田進(jìn)入高含水開發(fā)后期,油田注、采水量的不斷增加,采出液含水率增高,給細(xì)菌在油田地面系統(tǒng)繁殖創(chuàng)造了有利條件,所以此類油田如何提高地面系統(tǒng)細(xì)菌控制技術(shù)更是迫在眉睫。 油田地面系統(tǒng)中細(xì)菌分布現(xiàn)狀
為了弄清油田地面系統(tǒng)中細(xì)菌分布現(xiàn)狀,油田監(jiān)測部門分別檢測了二個(gè)聚合物配注系統(tǒng),一個(gè)聚合物采出液地面處理系統(tǒng),一個(gè)常規(guī)水驅(qū)采出液地面處理系統(tǒng)中各主要工藝段介質(zhì)中SRB、TGB、IB含量,以及部分油井和注水井井口介質(zhì)中SRB、TGB、IB含量,并對檢測結(jié)果做了初步分析。
(1) 聚合物配注系統(tǒng)細(xì)菌分布
以前認(rèn)為水解聚丙烯酰胺是細(xì)菌的毒物,但近年來發(fā)現(xiàn)它的降解產(chǎn)物可作為細(xì)菌生命活動的營養(yǎng)物質(zhì),反過來營養(yǎng)的消耗可促進(jìn)聚合物的降解。研究表明SRB和TGB不僅能在不加任何培養(yǎng)基成分的一定濃度的水解聚丙烯酰胺中大量生長繁殖,而且能使溶液的粘度降低。在對大慶油田的監(jiān)測中發(fā)現(xiàn),SRB和TGB在聚合物配注系統(tǒng)中大量繁殖。聚合物注入液中細(xì)菌不加以控制,不僅將大量細(xì)菌帶入地下,導(dǎo)致細(xì)菌危害問題,同時(shí)細(xì)菌對聚合物的降解將嚴(yán)重影響驅(qū)油效果。
(2) 采出液地面處理系統(tǒng)中細(xì)菌分布
SRB 的繁殖在地面系統(tǒng)中是比較嚴(yán)重的,隨著采出液或聚合物配制液在地面系統(tǒng)中停留時(shí)間的延長, SRB 的含量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。
細(xì)菌對油田開發(fā)的危害
硫酸鹽還原菌對油田開發(fā)主要存在四個(gè)方面的危害:
1 、污染地層,影響開發(fā)效果
大量繁殖的硫酸鹽還原菌會引起回注污水中懸浮物含量及粒徑增大,造成地層堵塞,使得注水壓力逐年增加。
2 、生物腐蝕,增加改造負(fù)擔(dān)
在地面管線、設(shè)備及容器腐蝕中,微生物誘導(dǎo)腐蝕是引起腐蝕的主要因素之一,其中硫酸鹽的問題尤為突出。據(jù)有關(guān)資料分析,并非硫酸鹽還原菌本身使金屬腐蝕,而是細(xì)菌生命活動的結(jié)果間接地對金屬電化學(xué)腐蝕過程產(chǎn)生的影響。
微生物對金屬腐蝕過程的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
① 代謝產(chǎn)物具有腐蝕作用。如硫酸、有機(jī)酸和硫化物;
② 改變環(huán)境介質(zhì)條件。如:pH值、溶解氧等;
③ 影響電極極化過程;
④ 破壞非金屬保護(hù)覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性。
在缺氧條件下,金屬雖然難以發(fā)生吸氧腐蝕,但可進(jìn)行析氫腐蝕(電化學(xué)腐蝕中有氫氣放出)。因陰極上產(chǎn)生的原子態(tài)的氫未能及時(shí)變?yōu)闅錃馕龀?,而被吸附在陰極表面上,直接阻礙電極反應(yīng)的進(jìn)行,使腐蝕速度逐漸減慢。如果有硫酸鹽還原菌存在,硫酸鹽還原菌在其氫化酶的作用下,與水中硫酸根發(fā)生反應(yīng),將水溶性的六價(jià)硫還原成二價(jià)硫,形成具有腐蝕性的不溶解的FeS;同時(shí)在厭氧環(huán)境下,還能將水溶性的硫酸根還原成硫化氫氣體。硫化氫對金屬設(shè)備及管線易形成腐蝕。據(jù)有關(guān)資料表明,硫酸鹽還原菌增大腐蝕速率大5倍以上。
3 、破壞電場,影響脫水效果
硫酸鹽還原菌繁殖過多,使得硫化物(主要是硫化亞鐵)的產(chǎn)生機(jī)遇大大增強(qiáng),該硫化物在聯(lián)合站電脫水器內(nèi)處于油水界面之間,破壞電場穩(wěn)定,導(dǎo)致脫水效果變差。
4 、污染水質(zhì),加大處理難度
硫酸鹽還原菌產(chǎn)生的FeS與硫酸鹽還原菌代謝產(chǎn)物一起構(gòu)成黑色生物粘物,對污水系統(tǒng)沉降及過濾工藝產(chǎn)生很大的影響,導(dǎo)致沉降罐淤泥過多、濾罐堵塞憋壓,注水水質(zhì)不合格。
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