ВЛИЯНИЯ СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ (СВБ) В ПРОЦЕССЕ ДОБЫЧИ НЕФТИ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены проблемы, связанные с сульфатвосстанавливающими бактериями (СВБ) в процессе добычи нефти. Установлено в условиях отсутствия реагентной обработки, СВБ активизирует коррозионные процессы, тем самым оказывая пагубное влияние на состояние нефтедобывающего оборудования. Предложено начать регулярные обработки после последовательного изучения данной проблематики на месторождениях с осуществлением мониторинга биозараженности. Наиболее перспективными методами борьбы с биозараженностью является отдельные бактерицидные обработки.

АBSTRACT

The article deals with the problems associated with sulfate-reducing bacteria (SRB) in the process of oil production. It was established in the absence of reagent treatment that SRB activates corrosion processes, thereby having a detrimental effect on the state of oil production equipment. t is proposed to start regular treatments after a consistent study of this issue in the fields with the monitoring of bio contamination. The most promising methods of combating bioinfection are separate bactericidal treatments.

Ключевые слова: сульфатвосстанавливающие бактерии. питтинговая коррозия, окисление, нефть, вода, коррозионные повреждения.

Keywords: sulfate reducing bacteria, pitting, oxidation, oil, water, corrosion damage.

ВВЕДЕНИЕ

Разработка нефтяных месторождений с поддержанием пластового давления путем закачки воды без антибактериальной подготовки привела к повсеместному заражению микроорганизмами нефтепромысловых вод, которые циркулируют в системе нагнетательная скважина – пласт - наземное оборудование.

Сульфатвосстанавливающие бактерии (СВБ), являются наиболее вредными для процесса нефтедобычи. Адаптируясь в нефтяном пласте, СВБ вызывают интенсивные процессы образования сероводорода. Сероводород усиливает коррозию нефтяного оборудования, ухудшает товарное качество добываемых нефти и газа и создает дополнительные технологические сложности при очистке и переработке этих продуктов. Так же эти бактерии способны закупоривать поры пласта не только за счет слизи, но и за счет осаждения сульфита железа, образуемого в результате взаимодействия сероводорода, выделяемого бактериями, с ионами железа, содержащимися в пластовой воде, что резко снижает объем добычи нефти.

Помимо снижения объемов добычи, исследования влияния СВБ убедительно доказывают, что микроорганизмы пласта способны утилизировать различные углеводы нефти. При этом образуются органические кислоты, альдегиды, кетоны, перекиси и газы. Интенсивный процесс развития биоценоза в пластовых условиях резко ухудшает свойства добываемой нефти. Главной причиной утяжеления нефти является окисление легких углеводородов в результате биогенного восстановления сульфатов.

МЕТОДИКА

В процессе изучения процессов окисления нефти под действием СВБ было установлено, что легкие углеводородные фракции окисляются до углекислоты и воды, а более тяжелые парафинистые фракции преобразуются в нафтеновые углеводороды. Плотность нефтей при этом резко возрастает, количество парафина снижается на 30-40%.  В асфальтене повышается содержание серы от 0,94 до 1,37%, общее количество углерода уменьшается на 1,6%. В водной фракции обнаруживаются продукты окисления нефти - альдегиды, кислоты и т.д.

Под действием микрофлоры происходит качественное изменение не только нефти, но и газа - там, где газ контактирует с сероводородной водой и содержит большое количество сероводорода, содержание метана в нем заметно уменьшается.

Для предотвращения биоценоза в пласте и, следовательно, для сохранения качества нефти и газа в мировой практике уже с 60-х годов 20 века все закачиваемые воды обеззараживаются с помощью бактерицидов.

Под воздействием СВБ усиливается как электрохимическая, так и химическая коррозия промыслового оборудования. Образцы стали в пластовой воде, где развиваются СВБ, подвергаются разрушению в 11-13 раз быстрее, чем в стерилизованной пластовой воде.

Общеизвестно, что сероводород, реагируя с металлами, образует сернистое железо. Отложение сернистого железа на поверхности оборудования и трубопроводов способствует возникновению гальванических пар (анода и катода). Поверхность металла разъедается мелкими язвочками или точками (питтинговая коррозия). Язвочки покрываются сверху рыхлыми продуктами коррозии, преимущественно состоящими из сернистого железа и гидрата закиси железа. В присутствии кислорода коррозионные бугорки покрываются корочкой, состоящей из гидрата окиси железа. Под слоем продуктов коррозии СВБ углубляются в металл и разрушают его до сквозных отверстий.

Впервые с серьезными отклонениями от допустимых значений средней скорости коррозии (ССК) на системе нефтесбора столкнулись на месторождении Кокдумалак в марте 2001 г при исследовании в системе установки подготовки нефти (УПН) резервуар №1 где была зафиксирована средняя скорость коррозии, превышающая допустимую (ДСК) в 24 раза и составившая 2,4174 мм/г. Образец свидетель коррозии (ОСК) находился в придонной части резервуара. Вся поверхность образца была покрыта очаговыми язвами, напоминающими кратеры.

Последующие исследования, проводимые на системе сбора нефти и в системы поддержания пластового давления (ППД) промысла «Кокдумалак» подтвердили, что при несоблюдении графика профилактической чистки придонных отложений в резервуарах и отсутствии ингибиторной защиты процесс биокоррозии активизируется.

Высокая коррозионная активность систематически выявляется при проведении коррозионных исследований на системах установки подготовки нефти (УПН) и системах ППД таких промыслов как Северный Уртабулак, Арниез, Крук.

Помимо высокой потери массы ОСК и превышения допуска на коррозию, при визуальном осмотре контрольных образцов с данных месторождений, выявляются характерные для биокоррозии коррозионные повреждения.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЯ

Причины, порождающие высокую скорость коррозии и связь данного факта с деятельностью СВБ, были подтверждены в ходе совместных со специалистами ГК «Миррико» стендовых испытаний, проведенных в первом квартале 2012 года, в рамках опытно промысловых испытаний ингибитора коррозии Scimol ^tm на месторождении Южный Кемачи. В ходе данных испытаний были использованы новые технологии коррозионного мониторинга, предоставленные ГК «Миррико». На мобильном коррозионном комплексе ГК «Миррико» был произведен замер фактической скорости коррозии на шлейфе скважины № 63 (промысел Кенжа) и на системе сброса подтоварной воды РВС-1 (УПН промысла Южный Кемачи), а также была определена зараженность среды при помощи экспресс тестов на определение СВБ в контрольных точках. Одним из преимуществ данного метода является то, что анализ на зараженность среды можно производить непосредственно в полевых условиях, и сам анализ не занимает много времени по сравнению с другими доступными аналогами. Экспресс тест позволяет определить степень зараженности СВБ за время около 1 (одного) часа.

По результатам совместного коррозионного мониторинга были получены следующие данные:

Таблица 1

Данные

Полученные данные говорят о высокой степени заражения донных отложений резервуаров товарного парка, а также о присутствии большого количества колоний СВБ в добываемой жидкости со скважин. Развитие колоний СВБ, в условиях отсутствия реагентной обработки, активизирует коррозионные процессы, тем самым оказывая пагубное влияние на состояние нефтедобывающего оборудования.

По результатам коррозионного мониторинга, проведенных промысловых и совместных стендовых испытаний, можно сделать вывод о главенствующей роли СВБ в процессах коррозии нефтяного оборудования. Наиболее перспективным методом борьбы с биозараженностью является отдельная бактерицидная обработка. Применение бактерицида позволяет одновременно повысить эффективность антикоррозионных работ за счет устранения биокоррозии и сульфатредукции. В настоящее время бактерициды используются промысловыми предприятиями по всему миру, как для стерилизации, нагнетаемой в пласт воды, так и для уничтожения микроорганизмов в пласте.

Немаловажным остаются профилактические мероприятия по очистке резервуаров товарного парка для подавления роста СВБ в придонном слое. При несоблюдении графика профилактических мероприятий для эффективной борьбы с СВБ будут необходимы периодические ударные бактерицидные обработки, при этом будет многократно увеличен расход реагентов.

Проведение антикоррозионных мероприятий позволит уменьшить количество порывов и соответственно, сократить расходы на их ликвидацию, повысить надежность и продлить срок службы трубопроводов.   

В процессе проведения мониторинга коррозийной ситуации и согласования технологического регламента по подаче ингибитора коррозии Scimol ^tm, специалистами ГК «Миррико», было высказано объективное опасение о наличии кислородной коррозии, возникающей в результате подачи неподготовленной воды и насыщения ее кислородом при закачке в пласт. Этот факт естественно ухудшает коррозионный фон и отрицательно сказывается на оборудовании. Пластовые воды нефтяных и газовых месторождений представляют собой высокоминерализованные растворы солей преимущественно хлористого натрия и кальция, однако при отсутствии в них сероводорода, углекислого газа или кислорода оказывают, как правило, слабое коррозионное воздействие на стальное оборудование скважин. При наличии же этих газов или попадании в воду кислорода коррозионная активность резко возрастает [1].

Углеводороды не обладают агрессивными свойствами, часто ингибируют процесс коррозии, образуя тонкие защитные пленки на поверхности металла. Тем не менее, состав и свойства неполярной фазы и содержащихся в ней поверхностно-активных веществ оказывает сильное воздействие на агрессивность водонефтяной смеси в целом.

Скорость коррозии железа в деайрированной минерализованной воде при обычной температуре составляет 0,02-0,002 мм/год. При наличии в среде только сероводорода скорость коррозии железа достигает 0,3 - 0,5 мм/год. Фактическая же скорость коррозии действующего оборудования достигает 1,0 – 1,5 мм/год [2, 4].

Однако в пластовых и сточных водах, содержащих сероводород, кислород, отмечаются скорости коррозии 6 - 8 мм/год. В присутствии тионовых сероокисляющих бактерий возможно окисление сульфида железа до сульфата ионов серной кислоты и, в результате, заметное подкисление среды [3].

ВЫВОДЫ

Приведенные факты показали, что характер коррозионного процесса в нейтральных минерализованных средах резко изменяется при попадании в них сульфатвосстанавливающих или окисляющих серу и сульфиды тионовых бактерий.

На основе проведенных анализов коррозийной ситуации на промыслах, можно сделать следующие выводы:

1. Высокая степень биозараженностью СВБ , биозараженность безусловно один из самых высоких факторов коррозии, от которого страдает все оборудование промыслов
2. Биозараженность в системе ППД. Вода попадает в пласт не подготовленная, без учета ее влияния на поры пласта, и как следствие на снижение нефтеотдачи пласта.
3. Уверенно можно утверждать о высоком содержании кислорода в воде,и как следствие пресутствие немаловажного факта кислородной коррозии.
4. Отсутствие необходимых узлов контроля коррозии (УКК) ,что осложняет контроль за степенью биозараженности и кислородной коррозии.
5. Отсутствие практики применения бактерицидов как отдельных реагентов и бактерицидных обработок.

Список литературы:

1. Коррозионная активность хлористого этила. // Справочник // https://www.chem21.info/info/640241/ 2022 г.
2. Структура и коррозия металлов и сплавов: Атлас. Справочник. Изд. Москва: Металлургия, 1989 г.
3. Железо окисление бактериями // Справочник 21 // https://www.chem21.info/info/1349105/ 2022 г.
4. Оценка прочностного ресурса газопроводных труб с коррозионными повреждениями. // Москва: «Центрлитнефтегаз». 2008 г.