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浅谈海上油气田微生物腐蚀风险源的排查

2024-05-31 09:28     来源:夸克能源工程实验室     夸克能源 海上油气田海上油气平台
微生物腐蚀(MIC)当前已成为导致油气田管线和设备设施失效的重要原因,如下图所示。因此,MIC已成为油气作业管理方关注的热点和重点问题之一。

在油气田现场,微生物常以游离态、附着态和产物内三种状态存在,腐蚀形式主要以点蚀为主。

目前,海上油田对微生物腐蚀防控的实践经验表明:针对海底管道开展杀菌或清管作业一定程度可抑制微生物腐蚀,但是持续时间往往不够长效。主要原因是单井、工艺流程作为微生物的源头和富集点,会不断随物流注入海底管道。

因此,对微生物的有效控制应从“头”开始,开展好微生物源头和富集点的排查和明确,在抓住主要矛盾后,果断采取针对性防护措施,才能更好地长效抑制海管细菌腐蚀问题。

2 微生物源头和富集点排查流程

以海上油气田常见生产工艺流程为例(见下图):建议按照“单井→工艺流程→上游海管来液”的流程顺序进行。后文讲按照这个顺序,详细说明不同流程下的细菌常见特征和防控思路。

2.1 单 井

持续性输入源 生产井(携菌井)

a) 原油含菌:地层中的油气物流就会存在微生物,包括细菌、古菌等,这是源生态的。

b) 海水侵入:井下生产过程中海水会侵入井筒或油层。因海水中含大量细菌,会造成井下开采介质污染。

c) 工况变化:单井生产过程中介质从地层输出至地面时,期间因温度压力变化,使其含菌介质可能变成细菌适应的生存环境并开始繁殖。

注水井

a) 注水来源:一般常采用海水、生产水作为水源。比如海水中的细菌量相对较高,如系统入口杀菌处理不当或效果不达标,则将会携带细菌汇入系统进入单井。

b) 注水处理:当注水处理过程不合理或程序不达标,可能导致注水系统中细菌的滋生汇入注水井。如过滤和消毒措施不到位,杀菌加注点位设置不合理等形式。

间歇性输入源 井下特殊作业:钻修、酸化、压裂、清洗等

a) 配液载体:钻完井液会以海水作为载体,如配液前期未处理或杀菌不彻底,则携菌介质在返排过程中随物流进入生产设施及海管,引入细菌腐蚀风险。

b) 养分离子:现场监测发现海水或其他载体的返排液中,含有高浓度的SO42-离子。该高浓度离子随返排液汇入流程,对细菌(如SRB)提供养分并促进其滋生。

c) 处理流程:返排液在处理过程中如未进行适当的预沉降、中和、杀菌等处理工艺,直接倒流程汇入海管,会导致细菌在海管内积聚和风险加剧。

2.2 工艺流程

持续性输入源

介质实时汇入:油水分离、注水、掺水系统等

a) 介质携菌:井口产出液中含有水、悬浮物及部分有机物,为后续流程管线内壁附着细菌提供了丰富的营养源,造成其迅速繁殖生长。

b) 罐内沉淀:当处理系统罐体内涂层存在一定破损凹坑,会形成静置死角、成为典型的微生物富集区。

间歇性输入源

介质周期汇入:闭排,燃气、盲端回注系统等

a) 闭排系统:闭排系统介质来源杂、杂质多,经闭排管线进入罐体(如:闭排罐)进行混合静置,期间给予携菌介质、附菌杂质提供滋生环境快速繁殖,形成微生物富集区。

b) 过滤器:生产系统多用筒式、篮式过滤器,针对部分周期回注过滤器,这些残余物流、杂质静置至过滤器底部内沉积,期间附菌杂质会滋生繁殖,形成微生物富集点,当后续物流途径过滤器均会受此污染。

c) 海水置换:当进行海水流程置换时如前提杀菌处理效果不达标,则其部分携菌海水汇入流程途经盲端区汇集成死水,形成微生物富集点。

2.3 上游海管来液

常规生产工况

a) 物流混合:现场中会出现部分海管其上游海管为来液越站,不经流程直接下岸汇入混合,因此无对应杀菌处理汇入海管,其中携菌物流均会影响海管内部细菌腐蚀风险。

b) 运行环境:部分管道流速低,且管型设计存在弯头、三通、阀门等,水流速度减慢或容易形成死区。该区域水流停滞可能导致沉积物积累,为细菌提供了营养丰富的栖息地。

c) 管内细菌:部分海管存在变径或设计条件无法进行清管作业时,其管壁凹处可能附着细菌,形成生物膜,管底易沉积(流速慢),形成积液死水区,为细菌提供良好滋生环境。

特殊运行工况

a) 海管扫线:扫线通常使用海水作为扫线介质,当扫线前后介质处理、杀菌效果不达标,均会导致微生物引入到海管系统中。

b) 管道封存:如封存前管内清理不彻底,残水和沉积物,均会为细菌提供有利生长条件,且封存期间介质缺乏流动,温度适宜,亦会加剧残存细菌加速繁殖。

综上所述,针对海上油气田平台,从生产系统(单井→工艺流程→上游海管来液)均应对常见微生物富集区点进行系统的“三态”微生物排查,并做出针对性防护措施,保障海上设备设施的安全平稳和高效运行。

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