在油氣田現(xiàn)場(chǎng),微生物常以游離態(tài)、附著態(tài)和產(chǎn)物內(nèi)三種狀態(tài)存在,腐蝕形式主要以點(diǎn)蝕為主。
目前,海上油田對(duì)微生物腐蝕防控的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明:針對(duì)海底管道開展殺菌或清管作業(yè)一定程度可抑制微生物腐蝕,但是持續(xù)時(shí)間往往不夠長(zhǎng)效。主要原因是單井、工藝流程作為微生物的源頭和富集點(diǎn),會(huì)不斷隨物流注入海底管道。
因此,對(duì)微生物的有效控制應(yīng)從“頭”開始,開展好微生物源頭和富集點(diǎn)的排查和明確,在抓住主要矛盾后,果斷采取針對(duì)性防護(hù)措施,才能更好地長(zhǎng)效抑制海管細(xì)菌腐蝕問(wèn)題。
2 微生物源頭和富集點(diǎn)排查流程以海上油氣田常見(jiàn)生產(chǎn)工藝流程為例(見(jiàn)下圖):建議按照“單井→工藝流程→上游海管來(lái)液”的流程順序進(jìn)行。后文講按照這個(gè)順序,詳細(xì)說(shuō)明不同流程下的細(xì)菌常見(jiàn)特征和防控思路。
2.1 單 井持續(xù)性輸入源 生產(chǎn)井(攜菌井)
a) 原油含菌:地層中的油氣物流就會(huì)存在微生物,包括細(xì)菌、古菌等,這是源生態(tài)的。
b) 海水侵入:井下生產(chǎn)過(guò)程中海水會(huì)侵入井筒或油層。因海水中含大量細(xì)菌,會(huì)造成井下開采介質(zhì)污染。
c) 工況變化:?jiǎn)尉a(chǎn)過(guò)程中介質(zhì)從地層輸出至地面時(shí),期間因溫度壓力變化,使其含菌介質(zhì)可能變成細(xì)菌適應(yīng)的生存環(huán)境并開始繁殖。
注水井
a) 注水來(lái)源:一般常采用海水、生產(chǎn)水作為水源。比如海水中的細(xì)菌量相對(duì)較高,如系統(tǒng)入口殺菌處理不當(dāng)或效果不達(dá)標(biāo),則將會(huì)攜帶細(xì)菌匯入系統(tǒng)進(jìn)入單井。
b) 注水處理:當(dāng)注水處理過(guò)程不合理或程序不達(dá)標(biāo),可能導(dǎo)致注水系統(tǒng)中細(xì)菌的滋生匯入注水井。如過(guò)濾和消毒措施不到位,殺菌加注點(diǎn)位設(shè)置不合理等形式。
間歇性輸入源 井下特殊作業(yè):鉆修、酸化、壓裂、清洗等
a) 配液載體:鉆完井液會(huì)以海水作為載體,如配液前期未處理或殺菌不徹底,則攜菌介質(zhì)在返排過(guò)程中隨物流進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)施及海管,引入細(xì)菌腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
b) 養(yǎng)分離子:現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)海水或其他載體的返排液中,含有高濃度的SO42-離子。該高濃度離子隨返排液匯入流程,對(duì)細(xì)菌(如SRB)提供養(yǎng)分并促進(jìn)其滋生。
c) 處理流程:返排液在處理過(guò)程中如未進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)沉降、中和、殺菌等處理工藝,直接倒流程匯入海管,會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌在海管內(nèi)積聚和風(fēng)險(xiǎn)加劇。
2.2 工藝流程持續(xù)性輸入源
介質(zhì)實(shí)時(shí)匯入:油水分離、注水、摻水系統(tǒng)等
a) 介質(zhì)攜菌:井口產(chǎn)出液中含有水、懸浮物及部分有機(jī)物,為后續(xù)流程管線內(nèi)壁附著細(xì)菌提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)源,造成其迅速繁殖生長(zhǎng)。
b) 罐內(nèi)沉淀:當(dāng)處理系統(tǒng)罐體內(nèi)涂層存在一定破損凹坑,會(huì)形成靜置死角、成為典型的微生物富集區(qū)。
間歇性輸入源
介質(zhì)周期匯入:閉排,燃?xì)?、盲端回注系統(tǒng)等
a) 閉排系統(tǒng):閉排系統(tǒng)介質(zhì)來(lái)源雜、雜質(zhì)多,經(jīng)閉排管線進(jìn)入罐體(如:閉排罐)進(jìn)行混合靜置,期間給予攜菌介質(zhì)、附菌雜質(zhì)提供滋生環(huán)境快速繁殖,形成微生物富集區(qū)。
b) 過(guò)濾器:生產(chǎn)系統(tǒng)多用筒式、籃式過(guò)濾器,針對(duì)部分周期回注過(guò)濾器,這些殘余物流、雜質(zhì)靜置至過(guò)濾器底部?jī)?nèi)沉積,期間附菌雜質(zhì)會(huì)滋生繁殖,形成微生物富集點(diǎn),當(dāng)后續(xù)物流途徑過(guò)濾器均會(huì)受此污染。
c) 海水置換:當(dāng)進(jìn)行海水流程置換時(shí)如前提殺菌處理效果不達(dá)標(biāo),則其部分?jǐn)y菌海水匯入流程途經(jīng)盲端區(qū)匯集成死水,形成微生物富集點(diǎn)。
2.3 上游海管來(lái)液常規(guī)生產(chǎn)工況
a) 物流混合:現(xiàn)場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)部分海管其上游海管為來(lái)液越站,不經(jīng)流程直接下岸匯入混合,因此無(wú)對(duì)應(yīng)殺菌處理匯入海管,其中攜菌物流均會(huì)影響海管內(nèi)部細(xì)菌腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
b) 運(yùn)行環(huán)境:部分管道流速低,且管型設(shè)計(jì)存在彎頭、三通、閥門等,水流速度減慢或容易形成死區(qū)。該區(qū)域水流停滯可能導(dǎo)致沉積物積累,為細(xì)菌提供了營(yíng)養(yǎng)豐富的棲息地。
c) 管內(nèi)細(xì)菌:部分海管存在變徑或設(shè)計(jì)條件無(wú)法進(jìn)行清管作業(yè)時(shí),其管壁凹處可能附著細(xì)菌,形成生物膜,管底易沉積(流速慢),形成積液死水區(qū),為細(xì)菌提供良好滋生環(huán)境。
特殊運(yùn)行工況a) 海管掃線:掃線通常使用海水作為掃線介質(zhì),當(dāng)掃線前后介質(zhì)處理、殺菌效果不達(dá)標(biāo),均會(huì)導(dǎo)致微生物引入到海管系統(tǒng)中。
b) 管道封存:如封存前管內(nèi)清理不徹底,殘水和沉積物,均會(huì)為細(xì)菌提供有利生長(zhǎng)條件,且封存期間介質(zhì)缺乏流動(dòng),溫度適宜,亦會(huì)加劇殘存細(xì)菌加速繁殖。
綜上所述,針對(duì)海上油氣田平臺(tái),從生產(chǎn)系統(tǒng)(單井→工藝流程→上游海管來(lái)液)均應(yīng)對(duì)常見(jiàn)微生物富集區(qū)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的“三態(tài)”微生物排查,并做出針對(duì)性防護(hù)措施,保障海上設(shè)備設(shè)施的安全平穩(wěn)和高效運(yùn)行。