海洋微生物对C40混凝土耐腐蚀性能的影响

将C40混凝土分别置于灭菌海水、富集硫酸盐还原菌(SRB)海水和富集铁细菌(IOB)海水中干湿循环2400 h,通过化学滴定法和交流阻抗谱(EIS)研究了SRB菌和IOB菌对混凝土耐腐蚀性能(氯离子扩散规律)的影响。结果表明:SRB和IOB微生物膜层均呈龟裂状态,无法有效阻隔海水侵蚀;SRB和IOB降低了混凝土内部的pH值;经SRB和IOB腐蚀后混凝土的氯离子扩散系数分别为4.65×10^(-10)m^(2)/s和4.20×10^(-10)m^(2)/s,比灭菌海水环境下分别提高了63.16%和47.37%。

2205 DSS在硫酸盐还原菌及铁细菌微生物环境下的腐蚀行为

针对页岩气田集输管道的细菌腐蚀问题,以2205 DSS为对象,采用SEM、EDS、AFM及电化学分析等方法,对比实验研究了其在无菌及有菌模拟介质[含2.5×10^(4)个/mL硫酸盐还原菌(SRB)和6.0×10^(3)个/mL铁细菌(FB)]中的腐蚀行为。结果表明:2种环境下2205 DSS均出现点蚀,但有菌模拟水中试样的点蚀情况更为严重;有菌模拟介质腐蚀试样表面存在许多分散的含Fe、O、S等元素附着物;通过阻抗分析,试样表面钝化膜在微生物影响下发生硫化,导致极化电阻有所下降;极化曲线分析表明,在微生物的影响下试样的腐蚀电位降低,说明其耐蚀性有所下降。通过实验结果分析,2205 DSS在页岩气输送环境下的腐蚀机理为:前期有氧气残留时,主要是FB的活动为主,会产生富含铁的厌氧环境,之后SRB在Cl^(-)作用下在厌氧区繁殖产生硫化物沉淀,加剧了不锈钢的腐蚀。

基于SRB的升流式厌氧反应器处理AMD的探究

在矿山开采过程中产生的酸性矿山废水(AMD)具有pH低、重金属离子和硫酸根离子浓度大等特点,处理不当会导致严重的环境污染问题。以硫酸盐还原菌(SRB)为主的生物法是一种极具应用前景的技术。通过填充活性炭的升流式厌氧反应器,对120 d的连续流实验中SO_(4)^(2-)和重金属的还原效果进行了研究。结果表明,该升流式厌氧反应器对模拟AMD中的SO_(4)^(2-)和重金属具有很好的处理效果,在SO_(4)^(2-)、Cu^(2+)、Mn^(2+)、Fe^(2+)、Cd^(2+)进水浓度分别为1000、3、6、30、2 mg/L,去除率可达85%、92%、86%、80%、100%。运行过程中该反应器的ORP始终低于-420 mV,为SRB提供良好的厌氧环境。同时,该SRB菌群能适应进水pH为5.5的酸性废水,可顺利完成硫酸盐还原及重金属沉淀。微生物群落的变化表明,重金属离子浓度的增加显著改变了反应器内微生物的群落结构,但该SRB菌群具有较好的重金属耐受性,脱硫生孢菌属(Desulfurispora)、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和脱硫弯曲孢菌属(Desulfosporosinus)在重金属离子浓度增加的条件下,丰度都有明显增加。SRB对SO_(4)^(2-)和重金属的还原效果为处理AMD废水提供了理论依据和方法借鉴。

SRB处理硫酸盐废水的影响因素探究

采用上流式固定床厌氧生物膜(UFAB)反应器处理人工模拟废水,研究了利用硫酸盐还原菌(SRB)处理硫酸盐废水的影响因素,考察了碳硫比、碳源种类、水力停留时间以及硫酸盐浓度等因素对硫酸盐去除效果的影响。结果表明:UFAB反应器在n(TOC)/n(SO_(4)^(2-))为6,甲酸-乙酸-乳酸钠混合碳源(三者物质的量比为1∶1∶4),进水硫酸盐质量浓度为1200 mg/L,水力停留时间为9 h的条件下,对硫酸盐平均去除率达83.80%,有较强的脱硫能力,出水硫酸盐平均质量浓度为194.4 mg/L,达到了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中作为集中式生活饮用水地表水源地的水质要求。

不同Cl^(-)浓度下SRB对抗微生物腐蚀管材性能的影响

针对油田复杂环境下管材发生腐蚀失效问题,采用SEM、EDS及XRD对试样在不同Cl^(-)浓度下(0 g/L、20 g/L、40 g/L、80 g/L和120 g/L)腐蚀后的表面形貌、腐蚀产物的成分及物相组成进行分析,通过电化学测试,研究了不同Cl^(-)浓度下SRB对抗微生物腐蚀管材性能的影响。结果发现,Cl^(-)浓度为20 g/L时最适宜SRB生长,但此时SRB对抗微生物腐蚀管材的腐蚀性最小,此后随着Cl^(-)浓度升高,生物膜减少,腐蚀速率增大;当Cl^(-)浓度分别为0 g/L、20 g/L时,在腐蚀产物中检测出FeS和Fe_(3)(PO_(4))_(2),且腐蚀均受阴极反应控制。因此,在不同Cl^(-)浓度下,SRB对抗微生物腐蚀管材性能的影响与试样表面形成的生物膜有关,随着Cl^(-)浓度的增加,SRB对抗微生物腐蚀管材腐蚀作用减小。

硫酸盐还原菌检测方法研究进展

国内外对硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)已开展了众多测定方法研究,但这些方法应用条件各异,且普遍存在各方面限制,从而造成测量结果不精确的问题。本研究对硫酸盐还原菌的鉴定、量化和应用等方面的研究进展进行了综述,并分析其在各种情况下的应用情况。根据方法学的理论基础,主要基于细菌培养、遗传基因、特异性生物酶和生物传感器4大类原理,对SRB含量检测理论进行了分类,分析了其各自优缺点,并对其应用中面临的问题进行了剖析。同时,针对油气田中SRB评估与治理的现实需要,提出了硫酸盐还原菌含量测定与腐蚀活性监控技术的研究方向。

Al-Zn-In-Si牺牲阳极在不含/含硫酸盐还原菌海泥环境中的电化学性能研究

目的:分析A13型Al-Zn-In-Si牺牲阳极在不含/含硫酸盐还原菌海泥环境中的电化学性能。方法:进行4天强制电流标准试验,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及三维超景深显微镜分析牺牲阳极腐蚀特征及表面元素含量的变化,对比研究了A13型Al-Zn-In-Si牺牲阳极在不含与含硫酸盐还原菌海泥环境中的电化学性能。结果:不含SRB海泥环境中牺牲阳极的电化学容量和电化学效率分别为1908.77 Ah/kg和66.78%,满足相关标准要求;而含SRB海泥环境中牺牲阳极的电化学容量和效率仅为1238.67 Ah/kg和43.33%,不满足牺牲阳极阴极保护在海泥环境下的设计标准。同时,含SRB海泥环境中铝阳极表面形成了大量密集分布的腐蚀坑洞,表现为典型的不均匀腐蚀特征,最大腐蚀深度达到1230 μm,约是不含SRB海泥环境中铝阳极腐蚀坑深(约300 μm)的4倍。结论:在含有SRB海泥环境中,A13型Al-Zn-In-Si牺牲阳极电化学容量和效率仅为1238.67 Ah/kg和43.33%,已经不能满足阴极保护设计标准要求。因此,在海泥环境中铝牺牲阳极的应用必须充分关注SRB这一因素,尤其是铝牺牲阳极需要长周期服役于海泥环境中的情况。

某油田生产流程硫化氢治理技术研究

通过分析某油田的生产历史和硫化氢成因机理,制定针对性的生产流程硫化氢治理方案,并在现场采用两种治理药剂,对油田生产流程中的硫化氢污染进行加药治理。通过对现场生产水中SO42-、S2-、VFA及伴生气中的硫化氢浓度检测结果说明,两种药剂均有明显治理效果;在硫化氢浓度和产量两个指标上分析,药剂I的治理效果优于药剂II的治理效果;同时两种药剂均对有益菌NRB的增殖和SRB的抑制效果起到促进作用。

沉砂-CO_(2)-SRB因素对L360N碳钢腐蚀行为的影响

页岩气水力压裂开发给地面集输管线带来严重的腐蚀安全风险,尚不明确多因素腐蚀介质对碳钢管线腐蚀的影响规律。通过高温高压浸泡试验及腐蚀形貌观察考察了沉砂、CO_(2)、SRB等多因素对L360N碳钢腐蚀行为的影响规律。研究结果表明:SRB生物膜与沉砂可以降低碳钢均匀腐蚀速率,但增加了碳钢的局部腐蚀速率,两者具有协同作用;CO_(2)溶解分子传递过程和金属界面微环境受沉砂影响较小。另外,沉砂对药剂的缓蚀杀菌作用影响不大,缓蚀剂和杀菌剂可以作为页岩气地面集输管线的防护措施广泛使用。

南海东部某油田杀菌剂筛选与现场评价

针对南海东部某油田回注水中SRB细菌达标难题,对多种杀菌剂进行现场筛选评价,优选出杀菌剂NFSG-018和NFSG-021,现场杀菌性能结果表明,当加剂浓度为200mg/L时,杀菌剂NFSG-018和NFSG-021可完全杀灭SRB细菌,杀菌率达100%;配伍性结果表明,加入杀菌剂后未对在用破乳剂NHP的破乳效果和清水剂NHQ的清水效果产生明显影响;高低温稳定性结果表明,分别于5℃和50℃的条件下放置72h后,杀菌剂NFSG-018和NFSG-021外观均未发生明显变化;自腐蚀性结果表明,杀菌剂NFSG-018对316钢的平均腐蚀速率为0.0015mm/a,杀菌剂NFSG-021样品对316钢的腐蚀速率为0.0071mm/a,远远小于0.076mm/a的行业标准。

渤海湾某油田硫化氢治理案例

渤海湾某油田开采较早,均已经开采至中后期,标记平台为中心处理平台(CEP平台)除自身油藏存在一定的硫化氢外,其后期注水过程中会存在一定的SRB细菌,SRB也会产生硫化氢。硫化氢的存在一方面会对管线造成腐蚀;另一方面会对人员造成一定的安全隐患及污染环境。本文概述了硫化氢的形成原因,并且对油田现场进行检测,检测过后根据检测数据提出治理方案,目前效果明显。

含Cu抗细菌腐蚀管线钢的研制及其性能

采用超低碳、低锰和微合金元素技术开发了Cu质量分数分别为0.9%,1.4%,1.8%的高强度抗细菌腐蚀板材,并对板材进行了硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀试验。结果表明:随着Cu含量的增加,板材的抗细菌腐蚀能力增强,SRB均匀腐蚀速率降低,SRB点蚀深度也降低。优选了Cu质量分数1.4%的抗细菌腐蚀管线钢,经过时效热处理工艺后,可析出大量30~50 nm的球状富Cu相,经过500℃+1 h的时效热处理后,试样的-20℃夏比冲击结果为184~220 J。调节时效处理工艺可获得X80钢级抗菌板材需要的力学性能,含Cu管线钢时效后的富Cu相对管线钢的抗细菌腐蚀性能起到了关键作用。

流速对污水管道中甲烷与硫化物生成的影响

为探明城市污水管道中流速变化对甲烷和硫化物生成的影响特性,通过控制污水管道中试系统的污水流速,探究了不同流速下产甲烷菌(MA)和硫酸盐还原菌(SRB)的菌群与功能基因分布特性.结果表明,污水管道中甲烷和硫化物主要分布于固相沉积物间隙水和液相污水中,当流速从0.1m/s升高至0.7m/s时,固相中10%的甲烷和硫化物会转移到液相和气相中.同时对管道中微生物进行宏基因组测序,发现MA菌群相对丰度升高1.24%,SRB菌群相对丰度降低0.4%.通过对甲烷代谢和硫代谢通路中关键酶和基因的检测,发现0.7m/s流速下甲烷代谢通路中关键酶、基因相对丰度更高,0.1m/s流速下硫代谢通路中关键酶、基因相对丰度更高.

D-氨基酸驱散生物膜的行为与作用机理研究

为了明确D-氨基酸增强杀菌剂的生物膜驱散效果及杀菌机理,采用不同D-氨基酸与传统杀菌剂三丁基正十四烷基氯化膦(TTPC)、四羟甲基硫酸磷(THPS)以及抗菌肽组成复配杀菌剂,通过失重实验、电化学测试、表面分析等手段研究了复配杀菌剂对碳钢表面上的硫酸盐还原菌(SRB)、铁氧化菌(IOB)、SRB+IOB混合菌的杀菌缓蚀效果,明确了D-氨基酸驱散生物膜的行为与作用机理。结果表明:SRB和IOB发生协同作用,在碳钢试样表面形成致密的生物膜,其不仅提供了适合SRB生长的厌氧环境,还对SRB起到一定的保护作用,导致SRB+IOB混合菌造成的腐蚀最为严重,而D-氨基酸释放出的生物膜分散信号因子可改变细菌细胞壁肽聚糖成分以及调节细胞基因表达方式,通过其与细菌蛋白质结合来抑制生物膜形成,并使已有生物膜主动从碳钢表面分散脱落,破坏SRB与IOB所构成的氧浓差环境,在很大程度上抑制了因细菌所产生的胞外聚合物(EPS)导致的金属腐蚀加剧,进而使得杀菌剂能更好地杀灭生物膜下的细菌,对混合菌生物膜中SRB和IOB的杀菌率分别高达100%、82.60%,表明D-氨基酸通过驱散生物膜行为对杀菌剂起到了很好的杀菌增强效果。

油气管道CO_(2)-H_(2)S/SRB腐蚀机理及预测模型研究进展

腐蚀是影响油田管道完整性管理的关键因素,往往会引起管道穿孔和输送介质泄漏,进而带来严重的经济损失和安全事故。因此,管道材料腐蚀机理与腐蚀速率预测对于后续腐蚀防控方案的制定和效果尤为重要。文章旨在综述油田管道CO_(2)-H2S/SRB腐蚀机理及预测模型相关研究进展。首先研究了CO_(2)-H_(2)S、SRB、CO_(2)/H_(2)S/SRB条件下腐蚀机理,然后分别总结了不同腐蚀机理下的预测模型,最后对比了不同模型的建模方法、考虑因素以及各自适用条件,分析了腐蚀速率预测模型的实际应用现状和展望了未来发展趋势,以期为解决油田管道实际腐蚀失效问题及针对该领域进一步研究提供借鉴意义。

新型HFW焊管的耐腐蚀性能

目的 研究采用高频直缝焊接(HFW)制成新型含Cu焊管母材和焊接接头在硫酸盐还原菌(SRB)环境中的腐蚀行为,为含Cu焊管提供基础数据。方法 通过失重法获得含Cu钢母材、接头及对比材料L360在SRB中的腐蚀速率,采用光学电子显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)研究了含Cu钢的微观组织结构和析出相成分。通过扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜对腐蚀后的表面腐蚀形貌、细菌形貌和点蚀深度进行分析,利用EDS区域扫描和面扫描对腐蚀产物成分及元素分布状态进行分析。结果 新型含Cu钢金相组织为粒状贝氏体、多边形铁素体和少量的珠光体,透射电镜观察发现表面析出了大量弥散分布的ε-Cu相。在SRB环境中,含Cu钢母材、焊接接头和L360的腐蚀速率分别为0.007 1、0.0239、0.010 0 mm/a。通过腐蚀产物、细菌分布及形态的扫描电镜观察发现,在含Cu钢母材表面未发现结构完整的生物膜,腐蚀介质中的材料表面水解产生的Cu离子有效破坏腐蚀初期快速附着在金属表面的生物膜,从而形成“包状物”残留在金属表面,附近发现萎缩和组织液溢出的细菌,含Cu钢焊接接头焊缝区域生物膜结构完整,有大量细菌吸附且生物活性良好,微生物膜下产生腐蚀坑造成局部膜层破裂,点蚀严重。结论 在SRB环境中新型HFW焊管材料的平均腐蚀速率、点蚀密度和点蚀深度均低于L360,即Cu合金化处理金属表面析出ε-Cu相具有优良杀菌性能,从而减缓含Cu钢的腐蚀,经过HFW焊接后,接头焊缝区域点蚀敏感性增强,耐蚀性能下降。

吉林油田X区块腐蚀防护技术研究及应用

吉林油田X区块腐蚀结垢严重,造成的环境污染及安全生产隐患越来越突出。文章以X区块为研究对象,通过常规水质测定、高温高压釜失重法、气相色谱、XRD衍射分析等方法研究了矿化度、SRB细菌、CO_(2)分压等腐蚀因素对区块注采系统腐蚀的影响。结果表明在X区块工况条件下,空白水样腐蚀速率达到0.3854 mm/a,注水系统以CO_(2)和SRB细菌腐蚀为主,油井以CO_(2)腐蚀为主,SRB腐蚀为辅。以此为基础研发了抗CO_(2)缓蚀杀菌剂体系,同时开展了涂层防腐工艺的试验,矿场监测数据表明注采系统腐蚀速率控制在0.076 mm/a以内,失效漏失次数降低40%以上,减轻了环境污染,保障了老油田的安全高效生产。

快离子催化杀菌技术在南堡油田采出水处理中的应用

在油气田开采过程中需要向地层注水以补充和保持油层压力,但注入水中如果长期存在过量的硫酸盐还原菌(SRB)、铁细菌和腐生菌,就会造成管道刺漏、油藏渗透率下降等严重后果。当前南堡油田采出水处理杀菌工艺存在处理成本高、杀菌不彻底、细菌抗药性等不良因素,通过对杀菌技术进行对比,优选出快离子催化杀菌工艺,并将该装置应用于南堡油田1号人工岛采出水处理试验,分别从杀菌效果、管道的腐蚀情况、经济效益三方面进行评价。现场试验表明:快离子催化杀菌工艺可将采出水中细菌含量控制到注水标准范围之内,经济效益显著。不仅满足了注水开发需求,也为快离子催化杀菌工艺在其他区块的推广应用起到了良好的示范作用。

绿色杀菌缓蚀剂对不同粗糙度碳钢的腐蚀行为影响研究

目的揭示绿色杀菌缓蚀剂对不同粗糙度碳钢表面SRB+IOB生物膜的杀菌缓蚀行为与规律的影响。方法本文采用失重实验、表面分析、电化学测试等手段,探究20#碳钢在不同粗糙度(240#、600#、1200#)下,添加绿色杀菌缓蚀剂对混合菌的杀菌行为和对碳钢的缓蚀效果的影响,阐明D-酪氨酸分解抑制生物膜的作用机理。结果试样表面的腐蚀产物层厚度、点蚀坑大小与深度随表面粗糙度的降低、杀菌缓蚀剂的添加,而减小。在不添加杀菌缓蚀剂情况下,碳钢随表面粗糙度从240#降到1200#,其年腐蚀深度由0.186 mm/a降到了0.157 mm/a,下降幅度达15.6%。自腐蚀电流密度icorr由20.5 mA/cm^(2)降到了6.93 mA/cm^(2),下降幅度高达66.2%。其中,在240#表面粗糙度下,碳钢年腐蚀深度由不添加杀菌缓蚀剂的0.186 mm/a降到了添加杀菌缓蚀剂的0.116 mm/a,下降幅度达37.6%。icorr由20.5 mA/cm^(2)降到了11.8 mA/cm^(2),下降幅度达42.4%。结论随表面粗糙度降低,碳钢表面趋于光滑,应力集中减小,碳钢表面很难聚集混合菌里的硫化物、矿化物,以及腐蚀性阴离子,H+很难与阴离子结合形成酸性环境,不易产生氧浓差电池,减缓了均匀腐蚀向局部腐蚀的转变,降低了点蚀发生概率。而D-酪氨酸的加入可将生物膜中的细菌由固着态转变为浮游态,同时破坏了细菌细胞结构、蛋白质、氧浓差环境,进而增强了杀菌缓蚀效果。

直流杂散电流与SRB耦合作用对X52航煤管线钢腐蚀行为的影响

针对杂散电流及硫酸盐还原菌(SRB)耦合对机坪管网腐蚀行为的复杂作用不明的问题,以X52管线钢为研究对象,采用电化学实验、扫描电镜(SEM)观察、 X射线能谱分析(EDS)等研究了不同直流干扰电压与SRB耦合作用对X52管线钢腐蚀行为的影响。结果表明:直流干扰电压超过5V时会对SRB的生长繁殖造成较大影响,且电压越大,SRB的“稳定期”越短,X52钢腐蚀速率越大。X52钢在含SRB的土壤中的腐蚀速率随直流干扰的电压增大而增大。此外,直流干扰电压的变化会导致X52钢的腐蚀形貌和腐蚀产物类型发生改变。