大港油田采油装置腐蚀机理研究

大港油田油藏温度差异大,地层水性质变化大,南部油田腐蚀率高于中北部数倍,尽管采取了较多措施,但腐蚀率仍然较高,因此,需要对其进行研究并寻求相应的对策。采用差点法在9个联合站取样分析水中各种离子和微生物浓度,用静态和动态法研究了含有细菌和无细菌条件下的腐蚀速率、矿化度和硫酸盐还原茵（SRB）的浓度关系等。结果表明,南部油田地层水矿化度最高（35g／L）,硫酸根含量为50—150mg／L,SRB数量虽然低于10^2 cell／mL,但是腐蚀率高于标准值71％;中北部油田的情况却相反;在SRB存在的情况下,腐蚀率较无菌条件下高73％,产出水适宜微生物生长,水的pH和Eh都有不同的变化规律。由于南部的矿化度较高,腐蚀主要原因是电化学腐蚀,微生物腐蚀占有重要的比例。产物电镜分析表明,无菌和含菌条件下主要成分为Fe、S化合物和碳酸钙类。通过不同浓度SRB与腐蚀率的实验,获得了SRB对腐蚀的贡献率,提出了控制SRB数量指标,减少SRB数量和腐蚀的初步对策。     

酸性土壤浸出液中X80钢微生物腐蚀研究:(Ⅰ)电化学分析

利用微生物和电化学方法研究了X80管线钢在一种酸性土壤浸出液中的硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀电化学特征。结果表明,刚接种到酸性土壤浸出液中的SRB需要重新适应环境,该过程导致细菌数量大幅降低;接菌土壤浸出液中管线钢的开路电位低于灭菌土壤浸出液中的;实验前期活性生物膜对管线钢腐蚀起抑制作用,后期微生物代谢产物促进管线钢的腐蚀;SRB活动改变了金属/溶液的电介质性质,是实验后期促进管线钢腐蚀的重要原因。     

H_2S环境中硫酸盐还原菌对碳钢点蚀行为的影响

采用API-RP38培养基培养了从油田污水中提取的硫酸盐还原菌(SRB),并观察了SRB的生长情况,采用扫描电镜(SEM)观察了试样表面SRB的吸附形貌。采用失重方法和电化学方法研究了SRB在高含H_2S和高矿化度条件下对碳钢的腐蚀作用。结果表明:SRB对碳钢腐蚀起到明显的加速作用,腐蚀形貌以点蚀为主。在高含H2S和矿化度的环境中,吸附在试样上的SRB可以存活,加速碳钢腐蚀。H_2S环境中,在含SRB条件下,随着浸泡时间的延长,试样的自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度上升,腐蚀产物膜阻抗及电荷转移阻抗均减小,腐蚀加速;在灭菌条件下,随着浸泡时间的延长,试样的自腐蚀电位增加,腐蚀电流密度减小,腐蚀产物膜阻抗及电荷转移阻抗增加,腐蚀减缓。     

动态直流干扰和SRB共同作用下X80钢的腐蚀行为

目的 探究电气化铁路动态直流干扰和硫酸盐还原菌(SRB)及其协同作用对X80钢腐蚀行为的影响。方法 通过构建动态杂散电流室内模拟试验装置,对浸泡在灭菌和接菌(SRB)NS4溶液中的X80钢施加周期性阴极保护和方形脉冲动态杂散电流干扰。采用MPN计数法和活/死细胞染色方法分析了X80钢表面SRB的数量和活性,通过SEM、EDS、XPS和CLSM等表面分析技术,结合失重测试对灭菌和接菌环境下X80钢的腐蚀产物、腐蚀速率及腐蚀后形貌进行了表征。结果 动态直流干扰对溶液中SRB的生长未产生明显影响,但对SRB及生物膜在试样表面的附着产生较大影响。阴极保护会抑制SRB在X80钢表面的附着,通过抑制SRB的呼吸作用降低金属表面SRB活性,从而降低X80钢的微生物腐蚀。阳极干扰电流促进SRB在X80钢表面的附着,金属表面生物膜内的SRB活性增强。X80钢在灭菌环境下–400、0、500 mV试样的腐蚀速率分别为0.086 35、0.219 2、0.458 3 mm/a,分别为自然腐蚀速率的0.97、2.46、5.15倍。接菌环境下X80钢的腐蚀速率反而下降,但X80钢表面的最大点蚀坑深度明显增大。结论 在动态直流干扰下,X80钢的腐蚀速率大幅增加,单次短时直流干扰的累积对X80钢产生了十分严重的破坏。同时动态直流干扰通过促进X80钢表面SRB的活性,从而加速其微生物腐蚀,SRB生物膜在一定程度上减缓了X80钢的动态直流干扰腐蚀,但其与动态直流干扰共同作用加剧了X80钢表面的点蚀。     

海上油田注水开采中H2S成因及油管腐蚀分析

目的探究海上油田注水开采中H_2S成因及油管腐蚀机理,对H_2S有效防治和油管防腐材质优选具有重要意义。方法首先对现场取得的气样、注水样、油样及井口缓蚀剂进行化学检测,然后进行硫酸盐还原菌(SRB)培养验证试验、SRB生长特性研究,最后对废弃L80油管进行腐蚀行为分析。结果气样中存在H_2S,部分生产井H_2S的体积分数高达0.03%,但注水样、油样的水相组分和井口缓蚀剂均未检测到硫化物,排除注入过程中携带H_2S的可能性。PGC培养基中生长了SRB菌落,证明地层产出水中含有SRB。该油田SRB菌株的最佳生长温度为55~65℃,p H为5.5~6.0。添加Na NO2后,H_2S质量浓度一直极低(0.5 mg/L),192 h后菌浓才开始增加,抑制效果良好。废弃L80油管裂纹宽度为20~50μm,裂纹宽度较窄,硫化物应力开裂(SSC)的风险较小。点蚀坑深度小于50μm,表面没有较大较深的点蚀坑,腐蚀速率较低。结论 SRB在厌氧条件下通过生物膜内产生的氢将SO42-还原为H_2S,所以注水开采过程中的H_2S为次生,注水井水质不达标是导致该油田H_2S产生的根本原因。L80油管在SRB-CO2腐蚀体系中发生了微生物腐蚀(MIC),且次生H_2S对油管腐蚀较初生H_2S轻微。推荐该油田在后期开发中按照次生H_2S进行油管防腐材质优选,适当降低防腐级别,节约作业成本,该研究成果具有良好的推广价值。     

硫酸盐还原菌作用下Cl~-浓度对20号钢在高矿化度油田卤水中腐蚀行为的影响

采用腐蚀挂片和电化学试验研究了20号钢在不同Cl-浓度的高矿化度溶液中的腐蚀行为。结果表明,20号钢在高矿化度条件下不利于硫酸盐还原菌(SRB)的繁殖,在高浓度盐溶液中微生物腐蚀倾向低,钢的表面未产生微生物膜,以全面腐蚀为主。在低浓度的盐溶液中发生微生物腐蚀倾向大,且能形成不连续的、分布不均匀的微生物膜。     

南梁油田油井腐蚀原因分析与防护措施

通过对油井采出水的水型水质、腐蚀产物与形貌、腐蚀速率仿真计算以及油井作业现场实际腐蚀情况的综合分析,认为南梁油田油井腐蚀的主要原因是H₂S和CO₂共同作用引起的局部腐蚀,同时含水率上升使得Cl^-、SRB菌等的数量大幅增加,矿化度高,偏磨严重,电化学反应强烈,加剧了油井腐蚀。以油套环空投加化学药剂为主的防腐工艺,井筒腐蚀得到有效控制,为同类油田的现场应用提供一定的参考。     

渤海油田注水井油套管的腐蚀机理

渤海油田注水井下环境复杂，管柱多次发生穿孔，套管腐蚀严重。在渤海某油田实际注水井取水样，分析其水质和细菌类型，并以现场水样为腐蚀介质进行模拟试验，开展了注水井水样中的微生物腐蚀性评价，对比分析了加入杀菌剂或缓蚀剂前后N80钢、3Cr钢和13Cr钢等在对应环境中的腐蚀速率，并建立了长期腐蚀速率预测模型。结果表明：微生物腐蚀是造成渤海油田注水井管柱腐蚀的主要原因，注入水中的细菌以硫酸盐还原菌(SRB)和铁氧化细菌(IOB)为主，杀菌剂可有效降低油套管的腐蚀速率；N80钢和3Cr钢在微生物环境中的均匀腐蚀速率分别为0.58 mm·a^-1和0.27 mm·a^-1,加入杀菌剂后的均匀腐蚀速率分别为0.18 mm·a^-1和0.13 mm·a^-1,N80钢在不加杀菌剂的环境中无法满足生产要求；低浓度杀菌剂对注水井油套管的微生物腐蚀具有明显的抑制作用，选用3Cr材质并加入低浓度杀菌剂能够满足注水井的防腐蚀要求。     

pH值对X70钢在海泥模拟溶液中微生物腐蚀行为的影响

采用动电位极化、电化学阻抗技术研究了不同pH值对X70钢在含硫酸盐还原菌(SRB)的南海海泥模拟溶液中电化学行为的影响,分析了X70钢表面发生的电化学反应。结果表明,溶液的pH值能影响SRB的生长,进而影响X70钢在南海海泥模拟溶液中的腐蚀行为。SRB在pH值为8条件下生长情况最好,在pH值为6条件下次之,在pH值为10条件下最差。pH值为8时,SRB生长期分为3个阶段:对数增长期、稳定生长期和衰亡期;pH值为6和10时,SRB生长期分为两个阶段:对数增长期和衰亡期。在对数增长期,SRB数量较少,微生物腐蚀作用较弱,X70钢的Ecorr较高,但当SRB数量增多后,微生物腐蚀作用增强,生物膜疏松且易脱落,导致局部腐蚀现象严重,Ecorr逐渐降低,金属腐蚀热力学倾向增大。在pH值为8条件下,微生物腐蚀作用最强,金属腐蚀速率最快;在pH值为10条件下,金属表面易形成钝化膜,且微生物腐蚀作用较弱,腐蚀速率最慢。     

酸性土壤环境中Q235钢的微生物腐蚀行为

采用电化学阻抗谱(EIS)、极化电位扫描等电化学技术和微观形貌观察方法研究含硫酸盐还原菌(SRB)的酸性红壤环境中Q235钢的微生物腐蚀(MIC)行为及对应电化学过程特征。结果表明:酸性红壤环境中,前4 d为环境适应期,期间SRB细菌数量减少,SRB对腐蚀电化学过程没有显著影响;生长期中SRB促使Q235钢的自腐蚀电位和极化电阻降低,腐蚀速率增大;EIS极化电阻测试结果表明,有菌红壤中腐蚀速率约为无菌红壤中的2倍。SRB呼吸代谢活动可与红壤颗粒表层Fe OOH等铁氧化物作用,引起Fe OOH的微生物异化还原,促进Q235钢的腐蚀电化学过程。     

油田产出水的腐蚀及防护研究

本文在对长庆油田的靖北、吴旗、油房庄和大水坑区块采油装置发生腐蚀原因分析的基础上,开展了产出水的缓蚀和杀菌试验研究。结果表明,引起井下管柱及集输管线腐蚀的因素主要有产出水矿化度高、H2S和SRB含量高、部分水质溶解氧超标以及井下存在CO2伴生气和不均匀结垢;优选的CI-2缓蚀剂具有较好的缓蚀效果,加量为50mg/L时,可使产出水的腐蚀速度由0.125mm/a降至0.012mm/a,缓蚀率达90%以上;经杀菌剂筛选,BI-2和BI-3对SRB、TGB具有较好的杀菌效果,为了防止产生抗药性,采用BI-2和BI-3交替加药。     

延长油田某区块采出水腐蚀因素分析及对策

介绍了延长油田概况。选取了某区块采出水进行了腐蚀因素分析,该区块采出水的特点是：Cl-、HCO3-含量较高,溶解氧、SRB、TGB含量较少,不含CO2和H2S,pH值介于6.12~10.84之间,与其它油田比较,总矿化度较高。明确了该区块腐蚀的原因是Cl-、HCO3-含量较高,加之存在溶解氧、SRB、TGB,多种因素共同作用、相互影响、相互促进造成的结果。提出了要解决油田腐蚀问题不光要加强技术研究更重要的是要加强管理的建议,为延长油田今后生产系统的防腐工作提供了借鉴。     

N80、45#、20#钢在京11区块注入水中的腐蚀规律

目的研究三种油田常用材质N80、45~#、20~#钢在华北油田京11断块注入水中的腐蚀行为。方法采用离子色谱法对京11断块注入水进行水质分析,采用失重法和电化学极化曲线测试方法研究了N80、45~#、20~#钢管材在华北油田京11断块注入水中的腐蚀规律与腐蚀机理,并对试样腐蚀前后的形貌进行了记录分析。结果当注入水中的碳酸钠质量浓度为1000 mg/L和4000 mg/L时,45~#、20~#和N80三种试样的腐蚀速率较大,45~#钢的腐蚀速率最大,为0.1322 mm/a,且试样表面均产生了明显的腐蚀坑及大量腐蚀产物;当碳酸钠质量浓度为12 000 mg/L和20 000 mg/L时,3种试样的腐蚀速率很小,远远低于0.076 mm/a,且试样表面几乎不产生腐蚀产物。结论当京11断块注入水中的碳酸钠投加量低于12 000 mg/L时,管柱的腐蚀较严重;当碳酸钠投加量高于12 000 mg/L时,管柱的腐蚀较为轻微,并且在相同的腐蚀环境下,N80钢比20~#、45~#钢具有更好的耐蚀性能。     

复合缓蚀剂在油田采出水中的缓蚀性能研究

目的为了解决油田采出水的腐蚀问题,制备一种复合缓蚀剂,并研究环境因素对缓蚀性能的影响规律,为油田采出水的科学防腐提供理论上的依据。方法采用含磷咪唑啉季铵盐和钨酸钠复配了一种绿色的油田采出水处理复合缓蚀剂,用动态失重法对复合缓蚀剂的缓蚀性能进行了评价,并系统地研究了介质的温度、pH值、矿化度及流速对缓蚀性能的影响。结果油田采出水的温度为55℃、pH值=7.0、流速为2.5 m/s和矿化度为36 g/L时,复合缓蚀剂的最佳投加质量浓度为60 mg/L。该条件下Q235钢的腐蚀速率为0.0269 mm/a,能够满足油田采出水回注的标准要求。腐蚀速率随着缓蚀剂质量浓度的增加而减小,随着采出水温度的升高而增大。采出水的矿化度为32 g/L时,对腐蚀速率的影响最大。采出水的流速为1.2~3.0 m/s和采出水的pH值接近于中性时,其对腐蚀速率的影响较小。结论复合缓蚀剂是一种环境友好型油田采出水处理缓蚀剂,缓蚀性能优良。     

硫酸盐还原菌对Q235钢缝隙腐蚀行为影响

应用矩形缝隙模拟装置,研究Q235钢在土壤浸出液中有无硫酸盐还原菌条件下,缝隙厚度为0.5mm时的缝隙腐蚀行为。电化学阻抗谱测试结果表明,随着实验时间的延长,Q235钢在有菌溶液中的容抗弧半径小于相同时期在无菌溶液中的容抗弧;Q235钢在有菌溶液中的腐蚀速率大于无菌溶液。硫酸盐还原菌促进了Q235钢在溶液中的腐蚀。同一时期,随着缝口距离的增加,有菌溶液及无菌溶液中的容抗弧都先增大后减小,其中在有菌溶液中的容抗弧较小,腐蚀速率比无菌溶液中的大。     

生物膜对碳钢腐蚀的影响

由江汉油由田采油厂污水中分离,提纯出来的硫酸盐还原菌菌株,采用ＡＰＩＲＰ－３８推荐使用的培养基生成生物膜,利用交流阻抗技术研究了生物膜与腐蚀之间的关系。细胞新陈代谢产物及腐蚀产生的分析借助于电子探针及气相色谱／质谱联用技术。     

Microbiologically influenced corrosion of X60 carbon steel in CO2‐saturated oilfield flooding water

The corrosion behavior of X60 carbon steel in CO₂‐saturated oilfield flooding water inoculated with sulfate‐reducing bacteria (SRB) was investigated using polarization curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). With the propagation of SRB in the flooding water, the pH values of flooding water increased quickly in the initial 2 days and remained relatively steady during the later stage. Polarization curves showed that the corrosion current density decreased during the first 10 days due to the protection of corrosion products and SRB‐biofilms, and then increased possibly due to the partial detachment of the corrosion products and the biofilms. EIS analysis also showed that the charge transfer resistance increased initially and then decreased with exposure time. In the beginning of corrosion, the anodic dissolution of X60 steel was dominated by CO₂. After the formation of SRB‐biofilms, part of FeCO₃ corrosion products was converted to incompact FeS precipitates by SRB bio‐mineralization. Thus, the dispersed iron sulfide in SRB‐biofilms and X60 steel base may constitute a galvanic couple, accelerating the localized corrosion of the steel base in the flooding water.     

X70管线钢在硫酸盐还原菌作用下的应力腐蚀开裂行为

目的油气管输中X70钢的应力腐蚀开裂问题日趋严重,而且土壤环境中微生物腐蚀现象备受关注,因此拟通过实验室模拟土壤环境下X70管线钢的腐蚀,获得高强度管线钢在硫酸盐还原菌作用下的应力腐蚀开裂规律。方法采用自制的应力电化学测试装置,通过慢应变速率拉伸试验(SSRT)对材料的应力腐蚀敏感性进行分析,利用交流阻抗以及扫描电镜(SEM)对断口形貌以及生物膜的成分进行研究。结果当应变速率为5×10~(-7)s~(-1)时,无菌模拟溶液中试样的应力腐蚀敏感性远大于含SRB模拟溶液中试样的应力腐蚀敏感性,SRB的存在对X70管线钢应力腐蚀起到很大程度的促进作用。当应变速率为1×10~(-6)s~(-1)时,SRB对于X70管线钢应力腐蚀敏感性的影响较小,断裂主要由力学因素主导,SRB起辅助作用。结论 X70管线钢在沈阳土壤模拟溶液中具有一定的应力腐蚀敏感性。SRB对于X70管线钢在沈阳土壤模拟溶液中的应力腐蚀起到一定程度的促进作用。