抑制油田微生物腐蚀的现状与发展趋势

温 雪

（大庆油田水务公司水务环保研究院，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

油田开采过程中，由于微生物的存在会导致石油设备受到腐蚀，影响开采效率和安全性，增加设备的维护成本。目前发展出化学法、物理法、微生物法可以抑制油田微生物的活动和生长，保证油田设备的稳定运行。对油田的开发工作，必须根据情况选择合适的技术，保证对油田微生物腐蚀的抑制效果。

1 油田微生物腐蚀

1.1 油田微生物腐蚀主要类型

微生物生命活动代谢产物可以直接腐蚀金属，或者对金属造成间接腐蚀，目前发现的包括古细菌、真菌、细菌等等很多种微生物都会腐蚀金属。微生物可以利用金属作为电子供体，将硫酸盐等非氧化物作为电子受体，利用细胞酶的催化产生还原反应[1]。油田能够创造无氧环境，硫酸盐还原菌将会对金属产生比较严重的腐蚀，而且在油田中广泛分布，会导致原油输送管线和设备受到腐蚀，以及导致储油层严重酸化，给油气田的开发带来很多严重问题。如果油田中的硫酸盐还原菌含量过多，石油管道、注水管道、石油开采设备都会受到严重的腐蚀，威胁油田生产的安全。由于硫酸还原菌会将石油中的聚合物分解，所以也会造成聚合物的驱油效率降低。

1.2 微生物的来源

油田中的微生物一方面来自于深层地下油藏，也来自于油田开发阶段和采油阶段的水驱。厌氧或者低氧环境中，硫酸盐还原菌可以将硫酸根离子还原成硫离子或者硫化氢气体，产生的酸性代谢产物就会导致比较严重的微生物腐蚀。腐蚀过程中，会产生铁、氮、碳、硫等物质的循环，所以对铁、铝、铜、锌等常见的金属都会产生腐蚀。在石油开采设备中，一些金属表面往往会黏附细菌，细菌长期生长后会形成生物膜，一旦形成生物膜，就会引起严重的局部腐蚀。有些微生物腐蚀还会导致电化学腐蚀的出现，从而加速腐蚀效率，并促进微生物的代谢速度。

2 常见油田微生物腐蚀抑制方法和进展

2.1 化学法

化学法使用杀菌剂抑制油田中的微生物腐蚀，杀菌剂可以消灭导致腐蚀的微生物或者抑制微生物的生长和代谢，该方法具有管理相对简单的特点，所以在地上设施和管道中有着比较普遍的使用，但是很难对深层油藏的开采发挥作用，尤其对远离注入井的微生物菌群控制有着比较大的困难。目前杀菌剂会和压裂液一同注入地层，通过注入温度较高的地层，以发挥杀菌的效果。

早期使用的氧化杀菌剂会利用细胞代谢酶将细胞氧化分解，生成水和二氧化碳，但是氧化性杀菌剂对环境的影响比较大，由于氧化性比较强，也会直接腐蚀设备，所以目前氧化性杀菌剂一般与非氧化性杀菌剂合用，减少杀菌剂对设备的破坏，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，具有较高的成本效益，已经成为石油和天然气系统中最常用的非氧化杀菌剂。为了获得更好的杀菌效果，复配型杀菌剂是近年来研究的主要方向。使用甲醛和THPS复配产物作为杀菌剂，可以获得非常好的杀菌效果。

2.2 物理法

物理法的思路在于添加抗菌涂层和进行金属材料的改性，通过构建耐腐蚀或者抗菌的物理结构，实现对腐蚀细菌的隔离。抗菌涂层由金属氧化物、硅酸盐离子构成，涂层中还会加入一定具有杀菌特性的金属离子，比如银离子、铜离子等等，提升金属的耐腐蚀性[2]。目前还发展出石墨烯纳米薄膜，相对传统的防腐土层结构更加致密、防腐效率也更高。对金属材料进行改性的处理中，一般采用对金属表面钝化处理的方法，例如将不锈钢浸泡在含有一定浓度硫酸铜的硝酸溶液中钝化，不锈钢材料会更加耐点腐蚀，抗菌特性更强。

2.3 生物法

生物法利用生物竞争抑制微生物的活性，具有环境友好、应用范围大、价格低、操作简单的特点。可以使用生活习惯和硫酸还原菌比较类似的外源微生物或者本源微生物注入地层，生长代谢不产生硫化氢，并且和硫酸还原菌争夺生存空间和环境中的营养物质，抑制其繁殖；还可以利用产生具有对硫酸还原菌具有抑制作用产物的细菌。使用生物法时，需要在加入其他微生物前分析当地的环境，还可以加入硝酸改变地层的环境，有效抑制微生物的生长。

3 结语

使用化学法具有简单高效的特点，但是会导致环境污染，生物抑制技术成本低，环境效益也比较高，相对而言应用前景更好。针对油田的开采，还需要进一步扩大对微生物活动抑制的研究范围，提升抑制效果，满足油田开采工作的要求。