抑制油田微生物腐蝕的現狀與發展趨勢

溫 雪

（大慶油田水務公司水務環保研究院，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

油田開采過程中，由于微生物的存在會導致石油設備受到腐蝕，影響開采效率和安全性，增加設備的維護成本。目前發展出化學法、物理法、微生物法可以抑制油田微生物的活動和生長，保證油田設備的穩定運行。對油田的開發工作，必須根據情況選擇合適的技術，保證對油田微生物腐蝕的抑制效果。

1 油田微生物腐蝕

1.1 油田微生物腐蝕主要類型

微生物生命活動代謝產物可以直接腐蝕金屬，或者對金屬造成間接腐蝕，目前發現的包括古細菌、真菌、細菌等等很多種微生物都會腐蝕金屬。微生物可以利用金屬作為電子供體，將硫酸鹽等非氧化物作為電子受體，利用細胞酶的催化產生還原反應[1]。油田能夠創造無氧環境，硫酸鹽還原菌將會對金屬產生比較嚴重的腐蝕，而且在油田中廣泛分布，會導致原油輸送管線和設備受到腐蝕，以及導致儲油層嚴重酸化，給油氣田的開發帶來很多嚴重問題。如果油田中的硫酸鹽還原菌含量過多，石油管道、注水管道、石油開采設備都會受到嚴重的腐蝕，威脅油田生產的安全。由于硫酸還原菌會將石油中的聚合物分解，所以也會造成聚合物的驅油效率降低。

1.2 微生物的來源

油田中的微生物一方面來自于深層地下油藏，也來自于油田開發階段和采油階段的水驅。厭氧或者低氧環境中，硫酸鹽還原菌可以將硫酸根離子還原成硫離子或者硫化氫氣體，產生的酸性代謝產物就會導致比較嚴重的微生物腐蝕。腐蝕過程中，會產生鐵、氮、碳、硫等物質的循環，所以對鐵、鋁、銅、鋅等常見的金屬都會產生腐蝕。在石油開采設備中，一些金屬表面往往會黏附細菌，細菌長期生長后會形成生物膜，一旦形成生物膜，就會引起嚴重的局部腐蝕。有些微生物腐蝕還會導致電化學腐蝕的出現，從而加速腐蝕效率，并促進微生物的代謝速度。

2 常見油田微生物腐蝕抑制方法和進展

2.1 化學法

化學法使用殺菌劑抑制油田中的微生物腐蝕，殺菌劑可以消滅導致腐蝕的微生物或者抑制微生物的生長和代謝，該方法具有管理相對簡單的特點，所以在地上設施和管道中有著比較普遍的使用，但是很難對深層油藏的開采發揮作用，尤其對遠離注入井的微生物菌群控制有著比較大的困難。目前殺菌劑會和壓裂液一同注入地層，通過注入溫度較高的地層，以發揮殺菌的效果。

早期使用的氧化殺菌劑會利用細胞代謝酶將細胞氧化分解，生成水和二氧化碳，但是氧化性殺菌劑對環境的影響比較大，由于氧化性比較強，也會直接腐蝕設備，所以目前氧化性殺菌劑一般與非氧化性殺菌劑合用，減少殺菌劑對設備的破壞，也能降低成本。THPS和戊二醛具有一定的生物降解性，并且安全性很高，具有較高的成本效益，已經成為石油和天然氣系統中最常用的非氧化殺菌劑。為了獲得更好的殺菌效果，復配型殺菌劑是近年來研究的主要方向。使用甲醛和THPS復配產物作為殺菌劑，可以獲得非常好的殺菌效果。

2.2 物理法

物理法的思路在于添加抗菌涂層和進行金屬材料的改性，通過構建耐腐蝕或者抗菌的物理結構，實現對腐蝕細菌的隔離。抗菌涂層由金屬氧化物、硅酸鹽離子構成，涂層中還會加入一定具有殺菌特性的金屬離子，比如銀離子、銅離子等等，提升金屬的耐腐蝕性[2]。目前還發展出石墨烯納米薄膜，相對傳統的防腐土層結構更加致密、防腐效率也更高。對金屬材料進行改性的處理中，一般采用對金屬表面鈍化處理的方法，例如將不銹鋼浸泡在含有一定濃度硫酸銅的硝酸溶液中鈍化，不銹鋼材料會更加耐點腐蝕，抗菌特性更強。

2.3 生物法

生物法利用生物競爭抑制微生物的活性，具有環境友好、應用范圍大、價格低、操作簡單的特點。可以使用生活習慣和硫酸還原菌比較類似的外源微生物或者本源微生物注入地層，生長代謝不產生硫化氫，并且和硫酸還原菌爭奪生存空間和環境中的營養物質，抑制其繁殖；還可以利用產生具有對硫酸還原菌具有抑制作用產物的細菌。使用生物法時，需要在加入其他微生物前分析當地的環境，還可以加入硝酸改變地層的環境，有效抑制微生物的生長。

3 結語

使用化學法具有簡單高效的特點，但是會導致環境污染，生物抑制技術成本低，環境效益也比較高，相對而言應用前景更好。針對油田的開采，還需要進一步擴大對微生物活動抑制的研究范圍，提升抑制效果，滿足油田開采工作的要求。