Study of the sulfidogenic bacteria activity of the field Kazakhstan formation microflora and its potential contribution to corrosion processes
- Authors: Bissenova M.A.1, Bidzhieva S.K.2
-
Affiliations:
- Branch of KMG Engineering LLP KazNIPImunaigaz
- S.N. Winogradsky Institute of Microbiology, Federal Research Center for Biotechnology, Russian Academy of Sciences
- Section: Original studies
- URL: https://vestnik-ngo.kz/2707-4226/article/view/108900
- DOI: https://doi.org/10.54859/kjogi108900
- ID: 108900
Cite item
Full Text
Abstract
ABSTRACT
Background. Today at the oil field «N» there is an intensification of corrosion complications. Repeated monitoring of corrosion in all sections of the field has shown the localization of aggressive gases in section B, where thermal oil displacement technologies are used, which could lead to increased corrosion processes. In addition, extensive studies of the microbial community of aquifers were carried out at the field, which revealed the presence of sulphate recovery agents as well as wandering sulfides bacteria that could also contribute to the development of an aggressive environment. However, the influence of the microbial community on corrosion development remained an important issue and studies were carried out to identify the contribution of sulfidogenic bacteria to the formation of corrosive environments in this field.
Aim. To study the contribution of sulfidogenic bacteria of production waters to the processes of an aggressive environment formation and corrosion in the field.
Materials and methods. The objects of study were samples of water derived from group installation (GI), waste water units of cluster pumping facility (CPF) and vertical steel reservoirs (VSR).
The studies were carried out using classical microbiological methods: anaerobic cultivation of bacteria, seeding by a method of ten-fold reproductions, obtaining biomanufacturing of the studied object in a natural environment, etc. in order to determine the number of sulphidogenic bacteria in plankton and adsorbed constituents in microflora of commercial waters, as well as their effect on corrosion of metal witness samples.
To determine the content of hydrogen sulfide and carbon dioxide applied titrimetric method. Oxygen concentration was established by a rapid method using the Fibox 4 fiber-optic oxygen analyzer by PreSens. The amount of mechanical impurities was determined through filtration followed by gravimetric analysis. The corrosion rate of steel samples-witnesses were investigated using the gravimetric method with a U-shaped cell.
Results. The number of planktonic and adhesive bacteria at the objects has been determined, the productivity of different physiological groups of sulfidogenic bacteria has been shown, the corrosion rate of samples has been investigated metal samples under the influence of adhesive bacteria in combination with other related factors.
Conclusion. The microflora of the deposit’s working waters has a high corrosion potential, but the greatest contribution to the formation of an aggressive environment is due to the application of thermal oil-recovery technologies in the deposit.
Full Text
Введение. На сегодняшний день месторождение «N» Республики Казахстан находится в промышленной разработке. Вязкая и смолистая нефть месторождения характеризуется значительным содержанием серы и высокомолекулярных соединений.
На начальном этапе разработки месторождения отмечалось незначительное содержание агрессивных газов в составе пластовых флюидов - сероводород отсутствовал, углекислый газ выявляли в малых концентрациях. В настоящее время месторождение эксплуатируется с применением на ряду с заводнением сточной водой, термической технологии. Применение термических методов обеспечило высокие темпы выработки запасов нефти. В ходе продолжительной эксплуатации месторождения с применением различных технологий наблюдалась положительная динамика содержания коррозионно-агрессивных газов - сероводорода и углекислого газа, что способствовало усилению коррозионных процессов.
Другой причиной роста содержания сероводорода и углекислого газа может быть метаболическая активность пластовой микрофлоры [1], которая в системе пласт-скважина-оборудование провоцирует как прямо так и косвенно ряд проблем при добыче нефти: коррозионное растрескивание металлического оборудования, снижение приемистости скважин, ухудшение фильтрационных характеристик, изменение качества нефти, уменьшение нефтеотдачи за счёт закупорки коллектора скоплением бактериальных биопленок, а также снижение рН добываемой продукции.
Методом высокопроизводительного секвенирования V3–V4 региона гена 16S рРНК на нефтяных месторождениях обнаруживали сульфатредуцирующие бактерии родов Desulfovibrio, Desulfomicrobium, Thermodesulforhabdus, Thermodesulfobacterium, Desulfotomaculum и другие. Бродильные бактерии включали представителей термотог родов Thermosipho, Kosmotoga, Petrotoga, Deltaproteobacteria рода Pelobacter и бактерий рода Thermicanus порядка Bacillales. Синтрофные бактерии были представлены анаэробными бактериями рода Thermovirga. Бактерии цикла серы включали также представителей родов Sulfurospirillum, Sulfurimonas, Brockia и др. [2].
К сульфидогенным относят бактерии с бродильным типом метаболизма и сульфатвосстанавливающие бактерии, использующие окисленные соединения серы (S0, SO42-, SO32-, S2O32- и пр.) и продуцирующие сероводород, а также углекислый газ, в качестве конечных продуктов метаболизма.
Бродильные бактерии имеют достаточно гибкий метаболизм и могут населять разные экологические ниши, преимущественно анаэробные, однако могут встречаться и в местах с микроаэрофильными и аэробными условиями. Места обитания при этом могут характеризоваться широкими диапазонами температур (20 до 105°С) и pH среды 4,0 до 8,5.
Сульфидогенные бактерий, восстанавливающие сульфаты (СВБ), тиосульфаты (ТСБ) и элементную серу (СБ), имеют ключевое значение для нефтедобывающей отрасли, поскольку являются потенциальным источником ряда осложнений, одним из которых является коррозия.
При прямом коррозионном воздействии на металл бактерии используют железо для своего энергетического метаболизма, способствуя тем самым постепенному разрушению металла. При косвенном коррозионном воздействии происходит разрушение металла продуктами метаболизма бактерий (H₂S, CO₂, кислоты, ферменты и др.), которые выделяются как в окружающую среду (промысловые воды) всеми представителями сульфидогенного сообщества, так и непосредственно на поверхность металла адгезированными клетками [3].
На сегодняшний день микрофлора промысловых вод месторождения и ее вклад в развитие осложнений изучена недостаточно и остается актуальной задачей. Настоящая работа направлена на исследование потенциального вклада микробного сообщества в процессы развития коррозии на объектах исследуемого месторождения.
Экспериментальная часть
Известно, что микрофлора промысловых вод представлена как планктонными, так и адгезированными бактериями и доминирование той или иной формы зависит от ряда факторов. В настоящей работе изучена плотность бактериального сообщества на объектах исследуемого месторождения, продуктивность микрофлоры, вклад бактерий в накопление коррозионно-агрессивных агентов на исследуемых объектах.
Численность и продуктивность планктонных сульфидогенных бактерий на объектах месторождения
Для проведения микробиологических исследований были отобраны пробы попутно-добываемых вод групповых установок (ГУ) месторождения.
Для культивирования СВБ использовали питательную среду Постгейта С следующего состава г/л: KH2PO4–0,5, NH4Cl–1, NaSO4–4, CaCl2–0,06, MgSO4*7H2O–0,06, FeSO4*7H2O–1, C2H5O3Na (60% раствор)–6, C6H5O7Na3*5.5H2O–0,3, дрожжевой экстракт–0,1, раствор микроэлементов по Кевбрину и Заварзину [4] – 1 мл/л, 0,04% раствор резазурина (1 мг/л).
Для культивирования ТСБ и СБ применяли среду Видделя [5] следующего состава, г/л: MgCl2·6H2O–4,0, CaCl2·2H2O–0,1, NH4Cl–0,25, KH2PO4–0,2, KCl–0,5, NaHCO3–0,2, глюкоза–5,0 и пептон–2,0, дрожжевой экстракт – 1,0, раствор микроэлементов по Кевбрину и Заварзину [4] – 1 мл/л, 0,04% раствор резазурина (1 мг/л). В качестве акцептора электронов в количестве 2 г/л для ТСБ вносили в питательную среду тиосулфат (Na2S2O3), для СБ - элементную серу (Sо).
NaCI вносили в среды согласно условиям эксперимента в количестве от 22 до 32 г/л, в соответствии с общей минерализацией вод исследуемых объектов. Среды кипятили для удаления кислорода, а затем вносили в качестве восстановителя аскорбиновую кислоту – 0,3 г/л. Значение pH питательных сред доводили до 7,0–7,2 с помощью растворов HCl (5%) или NaHCO3 (5%). Среды готовили анаэробно в атмосфере азота.
Посевы проводили методом предельных разведений с сохранением анаэробных условий. Культивирование осуществляли при температурах, зафиксированных во время отбора проб на объектах в диапазоне от 25 до 36оС, в течение 15 суток. Рост бактерий регистрировали по появлению черного осадка в культуральной среде. В таблице 1 представлены результаты исследований всех 3-х видов сульфидогенов: СВБ, ТСБ и СБ.
Таблица 1 Содержание планктонных сульфидогенных бактерий
Место отбора | Объект | Содержание бактерий, кл/мл | ||
СВБ | ТСБ | СБ | ||
ГУ 1 | А | 103 | 106 | 106 |
ГУ 2 | Б | 104 | 104 | 106 |
ГУ 3 | В | 104 | 104 | 105 |
ГУ 4 | В | 104 | 103 | 103 |
ГУ 5 | В | 106 | 104 | 104 |
ГУ 6 | В | 104 | 103 | 103 |
ГУ 7 | Г | 105 | 107 | 107 |
ГУ 8 | Б | 104 | 106 | 105 |
Высокая численность СВБ выявлена в 2-х ГУ на В и Г: 106 кл/мл на ГУ–5, 105 кл/мл – на ГУ–7. В остальных ГУ содержание СВБ колеблется в пределах 103-104 кл/мл.
Высокая степень зараженности ТСБ отмечена на 3-х объектах (площадки А, С, Б): на ГУ–1 – 106 кл/мл, ГУ–7 – 107 кл/мл, ГУ-8 – 106 кл/мл. В остальных объектах их содержание колеблется в пределах 103–104 кл/мл.
Численность СБ была значительной на 5 объектах, при этом максимальные значения характерны для: ГУ–1 (А), ГУ–2 (Б) – 106 кл/мл, ГУ–7 (Г) –107 кл/мл.
Изучение микробиологической зараженности месторождения позволило установить на исследованных объектах высокую численность не только СВБ, но и других сульфидогенных микроорганизмов (тиосульфат- и серовосстанавливающих бактерий).
Метаболическая активность исследованных групп бактерий – СВБ, ТСБ, СБ оценивалась по количеству образованного сероводорода. По истечении 15 суток культивирования определяли содержание сероводорода в культуральных средах в первых разведениях титриметрическим методом.
Согласно методике сульфид-ион осаждали в виде сернистого кадмия, затем окисляли йодом и титровали его избыток раствором серноватистокислого натрия.
Концентрацию сероводорода вычисляли по формуле:
(1)
где, – объем раствора йода, добавленный к исследуемому раствору;
– объем раствора серноватистокислого натрия, израсходованный на титрование, см3;
– масса сероводорода, эквивалентная массе серноватистокислого натрия в см3 раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,05 моль/дм3, мг;
– объем исследуемого раствора, взятый для анализа, см3.
Полученные результаты по сероводороду, образованному сульфидогенами представлены в таблице 2.
Таблица 2 Содержание сероводорода, образованного бактериями
Место отбора | Объект | Содержание сероводорода, выделенные бактериями, мг/л | Суммарная продукция сероводорода, мг/л | ||
СВБ | ТСБ | СБ | |||
ГУ 1 | А | 762,5 | 434,5 | 127,8 | 1324,8 |
ГУ 2 | Б | 553,8 | 85,2 | 59,6 | 698,6 |
ГУ 3 | В | 660,3 | 426,0 | 76,7 | 1163 |
ГУ 4 | В | 153,4 | 328,0 | 106,5 | 587,9 |
ГУ 5 | В | 125,6 | 196,0 | 85,2 | 406,8 |
ГУ 6 | В | 656,0 | 281,2 | 98,0 | 1035,2 |
ГУ 7 | Г | 673,1 | 579,4 | 242,8 | 1495,3 |
ГУ 8 | Б | 170,4 | 391,9 | 298,2 | 860,5 |
Согласно полученным результатам наибольшее количество сероводорода выделяют СВБ, наименьшее – СБ. Полученный результат свидетельствует в пользу метаболических особенностей данных групп микроорганизмов: СВБ в значительной степени зависят от наличия в среде окисленных соединений серы, поскольку осуществляет сульфатное дыхание, необходимое для поддержания жизнедеятельности бактерий, в то время как СБ в силу гибкости метаболизма могут использовать соединения серы факультативно. В суммарном эквиваленте сульфидогены могут вносить существенный вклад в образование биогенного сероводорода. Площадка Г месторождения оказался наиболее зараженным сульфидогенными микроорганизмами с высокой продуктивностью сероводорода.
Полученные результаты позволяют резюмировать, что в процессе образования сероводорода на месторождении имеется биогенная составляющая. Для выявления вклада сульфидогенных бактерий в образование углекислого газа необходимо привлечение дополнительных методов исследования.
Численность и коррозионная активность планктонных и адгезированных сульфидогенных бактерий на БКНС и РВС месторождения.
На 4-х БКНС (БКНС-1, БКНС-2, БКНС-3, БКНС 4 и 1-м РВС-3 месторождения были установлены стальные купоны марки «Сталь 20» по 2 единицы на каждом объекте. На тех же объектах были отобраны пробы промысловых вод для определения численности планктонных сульфидогенных бактерий, а также для исследования коррозионно-агрессивных агентов вод исследуемых объектов.
На 4-е сутки после установки купонов по техническим причинам была остановлена циркуляция воды в резервуаре РВС-3. Следовательно, купоны остались в РВС-3 до срока их извлечения в условиях стоячей воды. Период экспозиции купонов на промысловых объектах составил 13 суток.
Численность планктонных сульфидогенных бактерий проводили согласно описанной выше методике. Культивирование бактерий осуществляли в условиях (температура и минерализация), приближенных к условиям исследуемых промысловых объектов.
По истечении времени экспозиции (13 суток) купоны извлекали из узла замера коррозии объектов и в стерильном буферном растворе бережно транспортировали в лабораторию.
Для исследования адгезированных сульфидогенных бактерий использовали такие же питательные среды, как и для планктонных форм бактерий.
Численность адгезированных на купоне бактерий определяли посредством посева соскоба с поверхности купона площадью 1 см2 методом предельных десятикратных разведений. Для параллельных повторных исследований биопленку снимали с нескольких участков купона. Посевы культивировали в течение 15 суток.
Результаты исследования планктонных и адгезированных сульфидогенных бактерий представлены в таблице 3.
Таблица 3 Содержание планктонных и адгезированных сульфидогенных бактерий
на объектах месторождения
Место отбора | Планктонные бактерии, кл/мл | Адгезированные бактерии, кл/см2 | ||
СВБ | СВБ, ТСБ, СБ | СВБ | СВБ, ТСБ, СБ | |
БКНС-1 | 104 | 105 | 107 | 107 |
БКНС-2 | 103 | 107 | 105 | 108 |
БКНС-3 | 106 | 108 | 106 | 107 |
БКНС 4 | 104 | 106 | 106 | 108 |
РВС-3, фон | 105 | 108 | 106 | 108 |
Наибольшая численность планктонных сульфидогенных бактерий (СВБ, ТСБ и СБ) отмечалась на объектах БКНС-2, БКНС-3 и РВС-3.
Наибольшая численность адгезированных сульфидогенных бактерий отмечается на объектах БКНС-2, БКНС и РВС-3.
Скорость коррозии, как один из показателей активности сульфидогенных бактерий, исследовали на купонах, установленных на БКНС-1, БКНС-2, БКНС-4 и РВС-3 (фон). Очищенные от коррозионных отложений, отмытые и тщательно высушенные купоны исследовали гравиметрическим методом для дальнейшего определения скорости коррозии по потере массы. Расчет производили по формуле:
(2)
где, – вес образца-свидетеля (купона) до испытания, г;
– вес образца-свидетеля (купона) после испытания, г;
– площадь поверхности образца-свидетеля (купона), м2. Площадь поверхности плоского образца составляет (22,05*10-4 м2);
– продолжительность испытаний, ч;
– множитель перевода часов в годы;
– плотность купона (7820 кг/м3);
– множитель перевода метров в миллиметры и граммов в килограммы.
Результаты коррозионных исследований представлены в таблице 4.
Таблица 4 Скорость коррозии купонов
Место отбора | Скорость коррозии, мм/год | Результат (средний), мм/год |
БКНС-1 | 0,66 | 0,66 |
5,664 | ||
БКНС-2 | 0,53 | 0,49 |
0,44 | ||
БКНС 4 | 0,33 | 0,31 |
0,29 | ||
РВС-3, фон | 9,63 | 9,78 |
9,92 |
При извлечении купонов из объектов обнаружено, что часть одного купона с объекта БКНС-1 отсутствует (Рисунок 1), поэтому расчет скорости коррозии на этом объекте учитывали по уцелевшему купону.
На Рисунке 1 приведены фото купонов, извлеченных из исследуемых объектов месторождения.
Рисунок 1 Внешний вид купонов, извлеченных из объектов месторождения.
Время экспозиции на объектах месторождения – 13 суток
Визуальный осмотр купонов, установленных на БКНС-1 и БКНС-2 показывает питтинговые повреждения, которые могут появится за счет адгезированных сульфидогенных бактерий и продуктов их метаболизма.
Сильным коррозионным повреждениям подверглись купоны, установленные на РВС-3 (фон), который не обрабатывается ингибитором коррозии. На купонах наблюдаются питтинговые углубления и ярко выраженная мейза-коррозия.
Коррозионно-агрессивные агенты на БКНС и РВС месторождения.
В рамках данного исследования были проанализированы параметры вод, способствующие развитию коррозии, а именно содержания сероводорода, углекислого газа, кислорода и механических примесей.
Содержание сероводорода проанализировано согласно методике, описанной выше. Исследование содержания СО2 в воде проведено согласно методике, основанной на химическом взаимодействии СО2 с гидроокисью натрия и образования двууглекислого натрия с его последующим титрованием до значения рН 8,4.
Массовую долю свободной СО2 вычисляли по формуле:
(3)
где, – объем раствора гидроокиси натрия, израсходованный на титрование, см3;
– масса СО2, эквивалентная массе гидроокиси натрия в 1 см3 раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,01 моль/дм3, мг;
– вместимость сосуда, см3.
Исследование содержания механических примесей проводили согласно методике, суть которой заключается в отделении нерастворимых в воде веществ путем фильтрования исследуемого раствора. Далее промывали дистиллированной водой и определяли массу.
Массовую концентрацию нерастворимых веществ определяли по формуле:
(4)
–масса фильтрующего тигля с нерастворимым веществом, мг;
–масса фильтрующего тигля, мг;
–объем исследуемого раствора, взятый для анализа, см3.
Исследование содержания кислорода проводили незамедлительно во время отбора проб без доступа атмосферного воздуха экспресс методом на оптоволоконном анализаторе кислорода Fibox 4 PreSens (Германия).
Результаты исследования содержания коррозионно-агрессивных агентов представлены в таблице 5.
Таблица 5 Содержание коррозионно-агрессивных агентов
Место отбора | Содержание в воде, мг/л | |||
СО2 | Н2S | О2 | Мех примеси | |
БКНС-1 | 78,0 | не более 0,8 | 0,05 | 14,4 |
БКНС-2 | 87,0 | не более 0,8 | 0,05 | 15,6 |
БКНС-3 | 80,0 | не более 0,8 | 0,05 | 5,5 |
БКНС 4 | 82,5 | не более 0,8 | 0,05 | 44,3 |
РВС-3, фон | 102,5 | 2,8 | - | 37,3 |
На всех исследованных объектах отмечается значительное содержание СО2, наибольшее значение выявлено на фоновом объекте РВС-3. Сероводород обнаружен во всех объектах в количестве не более 0,8 мг/л, кроме РВС-3, где его количество составляет 2,8 мг/л. Содержание механических примесей на РВС-3 также в значительном количестве – 37,3 мг/л.
Механические примеси выявлены в наибольшем количестве в БКНС-4– 44,3 мг/л, и в наименьшем на БКНС-3 – 5,5 мг/л.
Средой обитания микробного сообщества является водная среда, поэтому проведен анализ химических состава вод исследуемых объектов месторождения (таблица 6).
Таблица 6 Химический состав вод объектов месторождения
Наименование показателя | Результаты | ||||
БКНС-1 | БКНС-2 | БКНС-3 | БКНС-4 | РВС-3, фон | |
рН среды | 6.4 | 6,4 | 6,4 | 6,4 | 6,5 |
Кальций (Са2+), мг/дм³ | 1102,2 | 1102,2 | 1002,0 | 1302,6 | 1302,6 |
Магния (Mg2+), мг/дм³ | 425,6 | 364,8 | 668,8 | 851,2 | 547,2 |
Калий и натрий (Na++K+), мг/дм³ | 8963,3 | 9198,6 | 8959,8 | 12205,7 | 11685,1 |
Хлориды (Cl-), мг/дм³ | 17007,1 | 17175,5 | 17512,3 | 23574,3 | 21890,4 |
Сульфаты (SO42-), мг/дм³ | Не обн. | 23,0 | 28,8 | 35,4 | 28,8 |
Карбонаты (CO32-), мг/дм³ | Не обн. | Не обн. | Не обн | Не обн. | Не обн. |
Гидрокарбонаты (HCO3-), мг/дм³ | 439,2 | 463,6 | 451,4 | 658,8 | 610,0 |
Железо двухвалентное (II), мг/дм³ | 20,3 | 18,9 | 19,6 | 6,3 | - |
Железо трехвалентное (III), мг/дм³ | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 1,4 | - |
Общая минерализация, мг/дм³ | 27937,5 | 28327,8 | 28623,1 | 38627,9 | 36064,1 |
Общая жесткость воды, мг-экв/ дм³ | 90,0 | 85,0 | 105,0 | 135,0 | 110,0 |
Тип воды по Сулину | Cl-Ca | Cl-Ca | Cl-Ca | Cl-Ca | Cl-Ca |
Значение рН исследуемых вод – слабо-кислое, карбонаты в среде не обнаружены, гидрокарбонаты содержатся в пределах от 439,2 мг/л до 658,8 мг/л. Общая минерализация варьирует в пределах 27937,5-38627,9 мг/л. Сульфат-ионы в БКНС-1 не обнаружены, в остальных объектах их содержание незначительное – в пределах 23-35,4 мг/л. Во всех пробах обнаружены железо 2-х и 3-х валентное в значениях 6,3-20,3 мг/л и 0,7-1,4 мг/л, соответственно.
Состав исследуемых вод содержит необходимые элементы для роста и развития сульфидогенных бактерий. Минерализация сред системы ППД является благоприятной для роста и развития бактериальной микрофлоры. Отсутствие или низкое содержание в среде соединений серы не ограничивало рост исследуемых микроорганизмов поскольку в силу гибкого метаболизма сульфидогенные бактерии могут использовать окисленные соединения серы из нефти, развиваясь на границе фаз нефть-вода, в том числе и СВБ.
Заключение
Исследование численности всех сульфидогенных бактерий показало высокую степень зараженности бродильными бактериями (ТСБ, СБ), в большинстве объектов наблюдается наибольшая степень зараженности СБ, что может быть обусловлено знаичтельным показателем сернистости нефти месторождения и гибкими метаболическими возможностями бактерий.
Следует отметить высокую численность сульфидогенных бактерий в площадке Г (ГУ 7), где ведется разработка заводнением.
Анализ данных показал, что нет прямой корреляции между способом разработки объекта и численностью бактерий.
При исследовании метаболической активности сульфидогенных бактерий выявлено, что наибольший вклад в образование сероводорода вносит СВБ, наименьший - СБ. Однако, бродильные бактерии вследствие высокой численности на объектах в благоприятных условиях могут образовать значительное количество сероводорода, а суммарный вклад всех сульфидогенов в эквиваленте вносят существенный вклад в процесс сульфидогенеза на месторождении (рисунок 2). Поэтому при микробиологическом мониторинге вод промысловых объектов следует исследовать наряду с СВБ и бродильные бактерий.
Рисунок 2 Количество сероводорода, образованное разными физиологическими группами бактерий с разных объектов месторождения по отдельности и совместно
С целью анализа причин коррозионных процессов на объектах месторождения сопоставлен спектр исследованных коррозионных факторов со скоростью коррозии металла (таблице 7).
Таблица 7 Спектр коррозионных факторов и скорость коррозии на объектах месторождения
Наименование показателя | Место отбора | ||||
БКНС-1 | БКНС-2 | БКНС-3 | БКНС 4 | РВС-3, фон | |
Скорость коррозии, мм/год | 0,66 | 0,49 | − | 0,31 | 9,78 |
Численность планктонных сульфидогенов, кл/мл | 105 | 107 | 108 | 106 | 108 |
Численность адгезированных сульфидогенов, кл/см2 | 107 | 108 | 107 | 108 | 106 |
Водородный показатель рН | 6.4 | 6,4 | 6,4 | 6,4 | 6,5 |
Общая минерализация, мг/дм³ | 27937,5 | 28327,8 | 28623,1 | 38627,9 | 36064,1 |
Хлориды (Cl-), мг/дм³ | 17007,1 | 17175,5 | 17512,3 | 23574,3 | 21890,4 |
Сульфаты (SO42-), мг/дм³ | Не обн | 23,0 | 28,8 | 35,4 | 28,8 |
Гидрокарбонаты (НСО3-), мг/дм³ | 439,2 | 463,6 | 451,4 | 658,8 | 610,0 |
СО2 в воде, мг/дм³ | 78,0 | 87,0 | 80,0 | 82,5 | 102,5 |
Н2S в воде, мг/дм³ | не более 0,8 | не более 0,8 | не более 0,8 | не более 0,8 | 2,8 |
О2 в воде, мг/дм³ | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | − |
Мех.примеси, мг/дм³ | 14,4 | 15,6 | 5,5 | 44,3 | 37,3 |
Температура, оС | 36 | 38 | 35 | 34 | 34 |
Fe (II) мг/дм³ | 20,3 | 18,9 | 19,6 | 6,3 | − |
Fe (III) мг/дм³ | 0,7 | 0,7 | 0,7 | 1,4 | − |
На исследуемом месторождении для защиты от коррозии применяют ингибитор коррозии: на БКНС-1 и БКНС-2 в дозировке 7,5-8 г/т; на объектах БКНС-3 и БКНС-4 в дозировке 20-25 г/т, что объясняет в силу проводимых обработок ингибиторной защиты скорость коррозии на БКНС-1, БКНС-2 и БКНС-4 удается сдерживать.
Во всех объектах отмечается высокое содержание планктонных 105-108 кл/мл и адгезированных 106-108 кл/мл сульфидогенных бактерий.
Вода РВС-3 характеризовалась высокой численностью сульфидогенных бактерий и высоким показателем скорости коррозии, что является результатом единовременного сочетания ряда факторов: формирования благоприятной среды для развития микрофлоры в застойной среде, длительный застой воды (10 суток), содержание высоких концентраций углекислого газа и сероводорода, а главное - отсутствие ингибиторной защиты. Перечисленные выше факторы указывают на то, что застойная среда провоцирует интенсификацию коррозионных процессов по сравнению со средой, где имеется непрерывный поток промысловой жидкости.
Согласно технологической схеме попутно-добываемая вода с ГУ-7 (Г), ГЗУ-1 (А), ГУ-8 (Б) поступает в цех предварительной подготовки нефти (ЦППН), далее на БКНС-1, 2, 3. С ГУ 3, 4, 5, 6 площадки В и ГУ 2 прилегающего к нему площадки Б попутно-добываемая вода поступает в резервуар РВС-3, далее на БКНС-4.
В водах объектов РВС-3 и БКНС-4, где в основном вода площадки В отмечается высокое содержание углекислого газа, сероводорода и мех.примесей, которые могут приводить к сероводородной, углекислотной коррозии и абразивному износу по нижней составляющей металлических труб соответственно.
Анализ результатов исследования коррозионных факторов показал, что площадка В месторождения имеет наиболее высокий коррозионный потенциал. Известно, что на площадке В месторождения разработка ведется с применением термической технологии. На площадке А и Б месторождения разработка ведется с чередованием термической технологии и заводнением сточной водой. На площадке Г разработка ведется только заводнением сточной водой. На всех площадках в частности на площадке В обнаружены жизнеспособные мезофильные бактерии, растущие при 30-40℃, это свидетельствует о том, что в пласте остаются зоны с относительно комфортным температурным режимом для развития пластовой микрофлоры. Численность сульфидогенных бактерий на площадке В сопоставима с их численностью на других площадках месторождения, при этом данная площадка характеризуется значительным содержанием коррозионно-агрессивных газов. Это свидетельствует о том, что в накоплении газов на площадке В имеется биогенное составляющее, но в большей степени этот процесс является результатом термохимических реакций.
About the authors
Miua Allaberdyevna Bissenova
Branch of KMG Engineering LLP KazNIPImunaigaz
Author for correspondence.
Email: Miua@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9117-0931
https://orcid.org/0000-0002-9117-0931
PhD, Lead Engineer, Field Chemistry Laboratory
Kazakhstan, Building 6, Microdistrict 35, Aktau City, KazakhstanSalimat Khasanovna Bidzhieva
S.N. Winogradsky Institute of Microbiology, Federal Research Center for Biotechnology, Russian Academy of Sciences
Email: salima.bidjieva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7599-114X
SPIN-code: 7756-8208
Scopus Author ID: 927984
https://orcid.org/0000-0002-7599-114X
Degree: Candidate of Biological Sciences, Position: Research Scientist, Subdivision: petroleum microbiology laboratory
Russian Federation, 33 Leninsky Prospekt, Building 2, Moscow 119071, Russia
References
- Elemanov B.D., Gershtansky O.S. Complications in Oil Production. – Moscow: Nauka, 2007. – 420 p.
- Diyana S. Sokolova 1, Ekaterina M. Semenova 1, Denis S. Grouzdev 2 , Salimat K. Bidzhieva 1 and others Sulfidogenic Microbial Communities of the Uzen High-Temperature Oil Field in Kazakhstan // Microorganisms. — 2021,9,1818. https://doi.org/10.3390/ microorganisms 9091818.
- Puentes-Cala E., Tapia-Perdomo V., Espinosa-Valbuena D., Reyes-Reyes M., Quintero-Santander D., Vasquez-Dallos S., Salazar H., Santamaría-Galvis P., Silva-Rodríguez R., Castillo-Villamizar G. Microbiologically influenced corrosion: The gap in the field. Front. Environ. Sci., V. 10. 2022. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.924842.
- Kevbrin V.V., Zavarzin G.A. The influence of sulfur compounds on the growth of the halophilic homoacetogenic bacterium Acetohalobium arabaticum // Microbiology. — 1992. — Vol. 61. — P. 812–817.
- Widdel F.F., Bak R. Gram negative mesophilic sulfate reducing bacteria // The Prokaryotes: a Handbook on the Biology of Bacteria: Ecophysiology, Isolation, Identification, Applications / Eds. Balows A. et al. Berlin: Springer, 1992. P. 3352–3378.
Supplementary files

