油气田开采中管道微生物腐蚀防护技术研究现状与趋势.pdf

油气田开采中管道微生物腐蚀防护技术

研究现状与趋势

摘要：当今，我国经济在加快发展，腐蚀是油气田管道设施运行中的关键共

性科技问题。在油气田环境中，微生物腐蚀是油气田主要的腐蚀类型之一，也是

油气田开采过程中的腐蚀控制难题。综述了目前油气田微生物腐蚀的研究认识现

状、研究进展和当前的主要防腐蚀方法和控制技术，分别介绍了腐蚀微生物群落、

微生物腐蚀机理、腐蚀微生物检测和管道微生物腐蚀控制措施等，并针对油气田

微生物腐蚀研究和防护控制提出了相关建议。

关键词：油气田开采；管道微生物；腐蚀防护技术；现状；趋势

引言

为了研究硫酸盐还原菌（ＳＲＢ）对天然气集输管道腐蚀行为的影响，通过

浸泡试验，研究了常压和高压条件下不同ＳＲＢ含量时５种钢材的腐蚀速率及其

耐ＳＲＢ腐蚀性能。依据试验结果建立了微生物腐蚀速率预测模型，并利用ＰＩ

ＰＳＩＭ软件模拟管道温度和压力变化对模型进行了修正。结果表明：在常压和

高压环境中，钢材的腐蚀速率均随着ＳＲＢ含量的增加而增大，其中Ｎ８０钢的

耐ＳＲＢ腐蚀能力最强；根据预测模型计算的腐蚀速率与实际腐蚀速率存在

０．０６～０．０７ｍｍ／ａ的误差，修正后的模型能够更好地预测管道微生物

腐蚀速率。

1微生物ＭＰＮ法

油田微生物检测最常用、最简单的方法是最大可能数法（ＭＰＮ），这也是

目前国内外油田系统中最常用的国标方法。ＭＰＮ法是一种在不直接计数的情况

下估计液体中生物密度的方法。但由于常规ＭＰＮ法操作较为繁琐、耗时，细菌

瓶法被进一步用于油田微生物的检测。二者原理相似，即将欲测样品逐级注入测

试瓶中稀释后进行培养，直到最后一个测试瓶无菌生长为止，根据稀释的倍数计

算出水样中细菌的数目。近年来基于微生物培养法也进行了多种改进，设计出了

多种取样专利、培养方法。此外，培养－镜检法也被广泛用于油田微生物检测，

根据细菌特性，选择不同染色剂对细菌染色后计数观察。该方法大大减少了检测

时间，ＳＲＢ检测时间减少到２天，ＴＧＢ和ＩＢ减少到１天。对大港油田３２

个注水样进行了培养－镜检法，与细菌瓶法结果对比表明，两个方法测定结果相

同。

2涂层

由于现场测量和实验室试验的环境条件（如土壤湿度、微生物群、养分）不

同，很难对涂料层的性能好坏做出比较。由于管道表面不规则引起的土壤应力或

缝隙，尤其是在纵焊缝或环焊缝处会在胶带涂层和管道表面间产生充满地下水的

间隙，并可引发在脱落的涂层下产生腐蚀微电池的微生物。缝隙在湿的和高黏性

的土壤中、在不稳定的地质活跃的斜坡上以及在下游的压缩机站是最普遍的；高

操作温度也会促进涂层的脱落。并非所有的涂层材料在所有条件下受土壤细菌的

影响。由煤焦油和石油沥青做成的涂料可以通过暴露试验而通不过其它试验，本

身显示耐微生物腐蚀的材料在与其它材料结合或用其它材料加强时，反而不耐腐

蚀。埋地管道腐蚀的最普遍的机理是微生物作用产生的硫化铁和钢之间电偶的形

成。因为硫化铁骨架被来自腐蚀过程的电子充斥，电偶的寿命通常很短；然而在

有硫酸盐还原菌存在的场合，腐蚀过程会一直进行，因为硫酸盐还原菌能够消除

腐蚀过程中来自于硫化铁表面的电子。这个过程可能涉及阴极氢在硫化铁表面的

形成，或从硫化铁骨架到细菌细胞壁中氧化还原性蛋白质的直接电子传递，与该

机理相关的腐蚀速度同腐蚀电池中硫化铁的量成正比。

3非氧化性杀菌剂

非氧化性杀菌剂包括非离子型和离子型两类：非离子型杀菌剂包括醛类、有

机锡化合物等；离子型杀菌剂包括季铵盐、烷基胍、季磷盐等。非氧化性杀菌剂

可通过使细胞膜通透性丧失或者破坏细菌细胞壁的结构，使其失活来达到杀菌目

的。通过研究四羟甲基硫酸磷（ＴＨＰＳ）对输油管道微生物形成的生物膜的杀

灭效果，提出了控制油气田油藏酸化、微生物腐蚀和结垢的关键在于利用杀菌剂

穿透生物膜，以此来抑制生物膜中微生物的生长和繁殖，从而达到灭菌的目的。

值得注意的是，杀菌剂使用不当会使油田管道内菌群产生耐药性，从而降低管道

防腐效果。有研究发现，７５ｍｇ／Ｌ的ＴＨＰＳ为ＳＲＢ的可耐受含量，在这

个含量下，不仅不会抑制腐蚀效果，反而使Ｘ７０管线钢的腐蚀速率提高了６

５％。使用杀菌剂杀灭油气田管道设备中的腐蚀性微生物的操作简便，但缺点在

于杀菌剂无法穿透微生物产生的多糖胶，而ＳＲＢ有时共存于由其他微生物产生

的多糖胶中，这使得杀菌剂的杀菌效果不理想。根据长期的现场试验，氧化性杀

菌剂会增加设备腐蚀风险，杀菌性能欠佳，现场应用效果不理想。非氧化性杀菌

剂在所有油田杀菌剂市场