image
energas.ru

Газовая промышленность № 6 2017

Добыча газа и газового конденсата

01.06.2017 11:00 КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БАКТЕРИАЛЬНОГО ЗАРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ГАЗА
При разработке нефтяных и газовых месторождений часто приходится учитывать наличие осложняющих факторов. Появление в продукции скважин твердых взвешенных частиц, асфальтосмолопарафиновых отложений, выпадение солей и появление коррозии резко снижает темп добычи нефти и газа, значительно уменьшает наработку на отказ и межремонтный период скважинного и наземного оборудования. На многих месторождениях по числу остановок добывающих скважин коррозия занимает главенствующее положение. Не является исключением в этом отношении и Ванкорская группа месторождений. Здесь преобладает биологический тип коррозионного разрушения металлов. Статья посвящена количественному определению бактериального заражения оборудования, прогнозированию роста сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ).
Ключевые слова: КОРРОЗИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ, АГРЕССИВНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ, ГЕТЕРОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ, АНАЛИЗ БИОЗАРАЖЕННОСТИ, ИНДЕКС АКТИВНЫХ СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ.
Открыть PDF


Одним из возможных факторов ускоренного коррозионного разрушения может являться микробиологическая коррозия. По данным различных источников [1, 2], на долю биокоррозии приходится 50–80 % коррозионных повреждений трубопроводов. Основная опасность микробных сообществ (биоценозов), развивающихся в нефтепромысловом оборудовании, заключается в локализации коррозионных процессов [3–5]. Сероводород, выделяемый СВБ, реагирует с ионами железа с образованием сульфидов. Контакт сульфида железа со сталью образует гальванопару, в которой анодом является металл поверхности корродирующего оборудования, а катодом – сульфид железа. Электродвижущая сила (ЭДС) макрогальванопар может достигать 0,2–0,4 В, а скорость локальной коррозии металла – 5–10 мм/год.

СВБ усиливают работу макрогальванопар, возникающих при локализации коррозионных процессов в результате выпадения осадков мехпримесей. В реальных промысловых условиях практически невозможно вычленить микробиологическую составляющую локальной коррозии. В ходе экспериментов обнаружено, что наличие СВБ ускоряет коррозионные процессы под осадками в 2–3 раза, в то время как скорость коррозии металла над осадком увеличивается лишь в 1,2–1,5 раза [6]. Результаты последних исследований показывают, что нефтепромысловое оборудование подвергается влиянию комплекса коррозионных факторов, биологическую составляющую которого нельзя свести лишь к действию биогенного сероводорода и сульфида железа. Невысокая доля СВБ в биоценозах нефтепромысловых вод ряда месторождений при тотальной зараженности их микрофлорой вызывает сомнение в ведущей «коррозионной роли» микроорганизмов этой физиологической группы.

Коррозионная активность микроорганизмов в реальных нефтепромысловых условиях связана с образованием на поверхности металла закрепленных адгезированных форм типа биопленок, которые характеризуются определенным составом микробных клеток, в целом отражающим распределение их в соответствии с численностью основных физиологических групп свободноплавающих представителей нефтепромысловой микрофлоры. Согласно имеющимся данным, гетеротрофные микроорганизмы действуют как коррозионные агенты в основном за счет продуцирования агрессивных метаболитов и создания коррозионно-активных сред. Это прежде всего органические кислоты, углекислота, сероводород, перекиси, аммиак. Среди гетеротрофных бактерий выделяют группу углеводород-окисляющих, к которым относятся представители родов Nocardia, Pseudomonas, Achromobacter, Micrococcus и некоторых других, использующих углеводороды нефти в качестве источника углерода. Следует отметить, что, несмотря на большое разнообразие физиологии коррозионно-агрессивной бактериальной микрофлоры, некоторые группы микроорганизмов не только не являются антагонистами по отношению друг к другу, а даже, наоборот, создают биоценоз, поддерживающий их жизнедеятельность (рис.). Наиболее ярким примером такого биоценоза является взаимное существование углеродокисляющих бактерий (УОБ), СВБ и тионовых бактерий. Роль УОБ в данном сообществе сводится к потреблению в процессе жизнедеятельности кислорода и формировании анаэробной среды, окислении углеводородов нефти с образованием промежуточных продуктов неполного окисления – спиртов, альдегидов, которые в создавшихся анаэробных условиях потребляются СВБ в процессе питания.

Анализ биозараженности нефтепромысловых сред Ванкорского нефтегазового месторождения производили в соответствии с существующими нормами [7].

Для обнаружения и культивирования СВБ использовалась среда Постгейта «В»-состава, представленного в табл. 1.

1.png

Для обнаружения и количественного подсчета бактерий пробы вод были рассеяны в склянки с питательными средами методом предельных разведений. Сущность метода заключается в определении минимального количества посевного материала, содержащего одну бактериальную клетку. Для этого готовят последовательно разведения из 1 мл исходной пробы в питательной среде. Далее посевные склянки инкубируют при температуре 32–36 ºС и наблюдают в течение 15–20 дней. О наличии СВБ судили по появлению черного осадка сульфида железа, образующегося при взаимодействии сероводорода (продукта жизнедеятельности бактерий) с ионами железа, содержащимися в питательной среде. Считается, что в выросшем посеве, где использовано максимальное разведение, присутствует одна клетка. Расчет клеток бактерий проводят по формуле (1): 

М = 10n–1/V,                                 (1) 

где М – число бактериальных клеток в исходной воде; 10 – коэффициент разбавления; n – порядковый номер разведения, из которого сделан посев в последнюю склянку, где отмечен рост бактерий; V – объем исходной воды, взятой для посева, мл.

Индекс активности для СВБ определялся по скорости образования сульфида железа в посевной склянке. Индекс активности принимают равным 100 ед. при образовании черного осадка сульфида железа за 1 сут, 50 – при образовании осадка за 2 сут, 33 – за 3 сут и т. д.

Индекс активности рассчитывали по формуле (2): 

J = 100/а,                                       (2) 

где а – сульфидный осадок (может быть равным 50, 33 и т. д. по убывающей).

Результаты определения количества и индекса активности СВБ в отобранных пробах представлены в табл. 2, из которой следует, что содержание СВБ в пробах добываемой продукции варьирует в широких пределах – от единиц до 107 кл/см3. Продукция практически всех пластов, включая водоносные, заражена СВБ. Средняя зараженность СВБ проб из Яковлевской свиты и Нижнехетской свиты 3–4 составляет 105 кл/см3, из Нижнехетской свиты – 1–103 кл/см3, из водоносных пластов – 10 кл/см3. Биозараженность подтоварной воды, используемой для поддержания пластового давления (ППД), составляет 104–107 кл/см3. Индекс активности СВБ очень высокий – в большинстве проб почернение в склянках появляется уже к концу вторых суток термостатирования.

Анализ адгезированных СВБ на внутренней поверхности фрагментов НКТ производили в соответствии с РД 39-0147103-350–89 «Оценка бактерицидной эффективности реагентов относительно адгезированных клеток СВБ при лабораторных испытаниях» [8]. В проанализированных фрагментах НКТ со скв. 536, 322 и 724 живых форм адгезированных СВБ не обнаружено. Это, скорее всего, связано с тем, что с момента подъема НКТ до исследования соскобов прошло много времени, что и привело к гибели адгезированного биоценоза. В устьевых пробах со скв. 536 и 322 содержится большое количество – 106 кл/см3 – планктонных СВБ.

Результаты анализа позволили отследить динамику образования и установить количественные характеристики бактериальной коррозии. На основе полученных результатов можно прогнозировать биологическую коррозию и разработать программу по профилактике и борьбе с коррозионным разрушением скважинного и другого оборудования месторождений нефти и газа. 


Таблица 1. Количественный состав Постгейта «В»

Состав

Количество, г

Калий фосфорнокислый двузамещенный

0,5

Натрий хлористый

1,0

Кальций сернокислый

1,0

Магний сернокислый

2,0

Натрий молочнокислый

3,5

Дрожжевой экстракт

1,0

Аскорбиновая кислота

1,0

Тиогликолевая кислота

1,0

Железо сернокислое закисное

0,5

Натрий сернистый

0,2

Водопроводная вода

До 1,0

 

Таблица 2. Количество и индекс активности СВБ в отобранных пробах

Скважина

Куст

Свита

Место отбора

СВБ, кл/мл

Индекс активности

319

7

Яковлевская свита 3–7

Устье

107

50

332

14

Устье

102

50

300

10

Устье

105

50

301

8

Устье

106

50

315

105

Устье

106

50

322

1

Устье

106

50

458

101

Устье

104

50

467

10

Устье

106

50

346

2

Устье

351

2

Устье

1–10

33

335

2

Устье

104

50

377

3

Устье

105

50

447

3

Устье

106

50

449

3

Устье

453

4

Устье

106

50

361

6

Яковлевская свита 3–7

Устье

107

50

376

15

Устье

386

17

Устье

381

17

Устье

25

536

21

Устье

106

50

542

109

Устье

106

50

552

109

Устье

106

50

564

109

Устье

105

50

577

108

Устье

106

50

101

101

Нижнехетская свита 3–4

Устье

107

50

100

101

Устье

106

50

112

100

Устье

134

3

Устье

103

33

128

4

Устье

117

5

Устье

104

50

118

5

Устье

103

33

144

17

Устье

106

50

151

17

Устье

104

33

184

111

Устье

107

50

188

110

Устье

190

110

Устье

107

50

729

14

Нижнехетская свита 1

Устье

104

50

723

7

Устье

104

50

701

102

Устье

10

33

703

102

Устье

103

33

58

ВДК-5

Долганская 1-Нс

Устье

54

ВДК-5

Устье

36

ВДК-3

Устье

33

ВДК-3

Устье

1–10

33

32

ВДК-3

Устье

7

ВДК-1

Устье

4

ВДК-1

Устье

2

ВДК-1

Устье

60

ВДК-5

Долганская 1–3

Устье

57

ВДК-5

Устье

49

ВДК-5

Устье

104

33

31

ВДК-3

Устье

1–10

33

30

ВДК-3

Устье

1–10

33

28

ВДК-3

Устье

17

ВДК-2

Устье

102

33

15

ВДК-2

Устье

13

ВДК-2

Устье

11

ВДК-1

Долганская 1–3

Устье

9

ВДК-1

Устье

6

ВДК-1

Устье

3

ВДК-1

Устье

104

50

После РВС

БКНС-2

104

50

После БКНС

БКНС-2

106

50

После РВС

БКНС-4

104

50

После БКНС

БКНС-4

107

50

536

21

Отложения с внутренней поверхности НКТ

Адгезир. СВБ отс.

322

1

Отложения с внутренней поверхности НКТ

Адгезир. СВБ отс.

724

7

Отложения с внутренней поверхности НКТ

Адгезир. СВБ отс.

 




← Назад к списку