Результат интеллектуальной деятельности: Способ борьбы с коррозией, вызванной сульфатвосстанавливающими бактериями

Изобретение относится к области защиты металлов в нефтедобывающей промышленности и может найти применение при подавлении роста сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) и ингибировании микробиологической коррозии в нефтепромысловом оборудовании, в частности емкостном оборудовании систем сбора и подготовки нефти.

Разработка нефтяных месторождений с применением заводнения неподготовленными поверхностными водами приводит к заражению продуктивных пластов СВБ, которые являются причиной микробиологической коррозии трубопроводов и нефтепромыслового оборудования. Постепенно происходит заражение всей системы сбора и транспорта нефти, подготовки нефти и воды и поддержания пластового давления (ППД).

Опасность микробиологической коррозии, вызванной СВБ, заключается не только в увеличении агрессивности среды за счет появления сероводорода и других продуктов жизнедеятельности, но и в локализации ее под адгезированными (прикрепленными к поверхности металла) колониями. Адгезия СВБ к поверхности металла происходит легче всего в застойных малоподвижных участках, например, под слоем донных осадков в емкостном оборудовании.

Известен способ защиты от коррозии отдельных компонентов или в целом вертикальной емкости (патент US №8418757, МПК Е21В 27/00, опубл. 16.04.2013), включающий доставку одного или нескольких реагентов к поверхности металла на любой уровень емкости и обработку реагентами поверхности металла. В качестве реагентов используют бактерициды, ингибиторы коррозии и т.д. Доставку одного или несколько реагентов к поверхности металла на любой уровень вертикальных емкостей осуществляют при помощи системы контейнеров, распределенных на разной высоте в защищаемой емкости и соединенных между собой и наружным резервуаром, через который осуществляют наполнение контейнеров реагентами, системой трубопроводов. Контейнеры оборудованы распылителями, через которые дозируют реагенты в емкость для защиты внутренней поверхности.

Недостатками данного способа являются малая эффективность реагентной обработки нижнего пояса емкости с донными осадками, а также сложность процесса, связанная с монтажом и обслуживанием системы дозирования реагентов и значительные материальные затраты.

Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является способ борьбы с коррозией, вызванной СВБ (Даминов А.А., Рагулин В.В. и др. Из опыта борьбы с биозаражением нефтепромысловых объектов с использованием химических реагентов на примере НГДУ «Юганскнефть» ОАО «Юганскнефтегаз» // Практика противокоррозионной защиты. 2002. - №2 (24). - С. 38-42). Способ включает определение концентрации бактерицида, достаточной для подавления жизнедеятельности адгезированных и планктонных форм СВБ, закачку бактерицида в емкость с технологической жидкостью. Для закачки бактерицида емкость перекрывают, чтобы в нее не было поступления технологической жидкости. Это необходимо для поддержания постоянной концентрации бактерицида в технологической жидкости на время выдержки. В качестве бактерицида используют СНПХ-1004. Затем осуществляют выдержку жидкости, обработанной бактерицидом, в емкости в течение 24 ч. После выдержки емкость запускают в работу.

Недостатками данного способа являются:

- низкая эффективность борьбы с микробиологической коррозией, вследствие низкой степени подавления СВБ в перекрытой емкости с неподвижной технологической жидкостью и быстрого восстановления зараженности СВБ, вследствие наличия в емкости донных осадков, затрудняющих доступ бактерицида к колониям бактерий под осадками;

- высокая продолжительность способа, связанная с необходимостью выдержки бактерицида в течение 24 ч;

- сложность реализации способа, связанная с необходимостью обязательной остановки работы обрабатываемой емкости и применением дополнительной емкости для обеспечения непрерывности технологического процесса.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются повышение эффективности борьбы с микробиологической коррозией емкостного оборудования за счет повышения степени подавления роста и замедления восстановления зараженности СВБ, снижение продолжительности реализации и упрощение способа за счет выполнения способа без остановки технологического процесса системы сбора и подготовки нефти.

Технические задачи решаются способом борьбы с коррозией, вызванной сульфатвосстанавливающими бактериями - СВБ, включающим определение концентрации бактерицида, достаточной для подавления жизнедеятельности адгезированных и планктонных форм СВБ, закачку бактерицида в емкость с технологической жидкостью.

Новым является то, что в качестве технологической жидкости используют технологические жидкости систем сбора, транспорта и подготовки нефти, в-зависимости от времени наполнения емкости определяют массу бактерицида, достаточную для подавления СВБ с учетом концентрации бактерицида, определенной за период, необходимый для максимального объема наполнения емкости технологической жидкостью, равного 70-80% от объема емкости, перед закачкой бактерицида при достижении технологической жидкости уровня 60-70% от объема емкости технологическую жидкость в емкости перемешивают в течение 20-30 мин с обеспечением подъема донного осадка и его равномерного распределения в объеме технологической жидкости, затем откачивают перемешанную технологическую жидкость из емкости до уровня 50-60 см от дна емкости с обеспечением частичного удаления донного осадка, затем производят закачку бактерицида с одновременным наполнением емкости технологической жидкостью, далее продолжают технологический процесс в обычном режиме.

Сущность способа заключается в следующем.

Работа емкости циклична. Цикл состоит из периодов: накопления и откачки.

В период накопления происходит наполнение емкости технологической жидкостью. В качестве технологической жидкости используют технологические жидкости систем сбора, транспорта и подготовки нефти, например, нефтяную эмульсию, сточную (пластовую) воду, ливневые стоки или их смеси. При достижении технологической жидкостью максимального объема наполнения (70-80% от объема емкости) срабатывает поплавковое реле и запускается в работу откачивающий насос или запуск насоса осуществляют вручную.

В период откачки происходит откачивание технологической жидкости. Уровень технологической жидкости в емкости опускается и срабатывает реле минимального уровня (50-60 см от дна емкости), откачивающий насос отключается автоматически или отключают вручную. Схема работы емкости показана на фиг. 1.

Предлагаемый способ осуществляют в течение двух циклов работы емкости.

Первый цикл. При достижении технологической жидкости уровня 60-70% от объема емкости технологическую жидкость перемешивают в течение 20-30 мин (фиг. 2). Перемешивание технологической жидкости обеспечивает подъем донного осадка и его равномерное распределение в объеме технологической жидкости емкости. При откачке перемешанной технологической жидкости до уровня 50-60 см от дна емкости происходит частичное удаление донного осадка, блокирующего доступ бактерицида к защищаемой поверхности емкости.

Второй цикл. Закачивают бактерицид в массе и концентрацией, достаточной для подавления адгезированных и планктонных форм СВБ, с одновременным наполнением емкости технологической жидкостью. При закачке бактерицида в оставшуюся технологическую жидкость, концентрация закачанного бактерицида в технологической жидкости значительно превышает концентрацию бактерицида, необходимую для подавления СВБ. Это связано с тем что, массу бактерицида рассчитывают на максимальный объем технологической жидкости в емкости, а в момент закачки бактерицида в емкости находится минимальный объем жидкости. Таким образом, увеличивается эффективность подавления колоний СВБ, находящихся на дне емкости, что приводит к устранению микробиологической коррозии емкостей с донными осадками в системе сбора и транспорта нефти, подготовки нефти, воды и ППД, а также снижению продолжительности и повышению эффективности способа.

Способ реализуют следующим образом.

Определяют необходимость бактерицидной обработки канализационной или дренажной емкости.

Для этого отбирают пробы технологической жидкости из емкости. Технологическая жидкость - нефтяная эмульсия.

Определяют зараженность СВБ в отобранных пробах технологической жидкости, т.е. количество планктонных клеток СВБ в 1 см³ водной фазы пробы технологической жидкости, содержащейся в емкости, по известной методике посредством посева в питательную среду Постгейта (Метод обнаружения СВБ в водах нефтепромыслов: ОСТ 39-151-83).

Способ реализуют при зараженности СВБ водной фазы пробы технологической жидкости больше 1 клетки в 1 см³. Для этого определяют концентрацию бактерицида, достаточную для подавления адгезированных и планктонных форм СВБ в лабораторных условиях по РД 39-0147103-350-89 «Оценка бактерицидной эффективности реагентов относительно адгезированных клеток СВБ при лабораторных испытаниях».

В ходе лабораторных испытаний время выдержки образцов с адгезированными клетками СВБ в растворе бактерицида должно быть равно времени наполнения емкости (до максимального объема наполнения технологической жидкости 70-80%)

Массу бактерицида, достаточную для подавления жизнедеятельности адгезированных и планктонных форм СВБ, необходимую для обработки емкости, рассчитывают по формуле:

где m_бакт - масса бактерицида, кг;

с - концентрация бактерицида, необходимая для подавления СВБ за период накопления технологической жидкости в емкость, кг/м³;

V_ж - максимальный объем наполнения технологической жидкости в обрабатываемой емкости, м³;

1,1 - повышающий коэффициент.

В качестве бактерицида используют любой известный бактерицид любой марки, применяемый в нефтедобывающей промышленности. Например, используют бактерицид ТН-Б-25, или ТН-Б-26, выпускаемые по ТУ 20.59.59-015-13004554-2017 или ТН-Б «А» по ТУ 20.59.59-013-13004554-2017. Применение любого бактерицида приводит к одному техническому результату.

Перед закачкой бактерицида при достижении технологической жидкости уровня 60-70% от объема емкости технологическую жидкость в емкости перемешивают в течение 20-30 мин. Перемешивают технологическую жидкость циркуляцией, либо любым известным способом. Циркуляцию осуществляют по схеме: забор насосом технологической жидкости из емкости - сброс технологической жидкости после насоса в ту же емкость. В качестве насоса используют имеющийся откачивающий погружной насос в емкости, например, НВ-50/50, или вакуумные автоцистерны АКН и другие известные устройства, если емкость не снабжена насосом.

Затем откачивают перемешанную технологическую жидкость с равномерно распределенным в ней донным осадком из емкости до уровня 50-60 см от дна емкости. Откачку осуществляют с помощью наноса, который применяют при перемешивании. Откачивающий насос отключают.

Затем производят закачку бактерицида с одновременным наполнением емкости технологической жидкостью. Закачивают бактерицид в массе и концентрацией, достаточной для подавления адгезированных и планктонных форм СВБ. Закачку осуществляют с помощью передвижной дозаторной установки, например, блока дозирования и приготовления реагентов (БДПР).

Далее продолжают технологический процесс в обычном режиме.

Для определения эффективности способа борьбы с коррозией, вызванной СВБ, проводят контроль зараженности СВБ технологической жидкости по методике, указанной выше.

Отбор пробы технологической жидкости для определения зараженности СВБ проводят не ранее, чем через неделю после обработки.

Эффективность подавления СВБ определяют по формуле:

где S - эффективность подавления СВБ, %;

N₀ - содержание СВБ до проведения способа, кл/см³;

N - содержание СВБ после проведения способа, кл/см³.

Способ борьбы с коррозией, вызванной СВБ считается эффективным, если эффективность подавления СВБ составляет 99-100%. Результаты осуществления способа борьбы с коррозией, вызванной СВБ, представлены в таблице.

Для сравнения эффективности борьбы с коррозией в таблице представлены результаты способа борьбы с коррозией, вызванной СВБ с эффективностью подавления СВБ 99-100% и результаты способа по наиболее близкому аналогу с эффективностью подавления СВБ 0-90%.

Пример конкретного применения способа.

Способ борьбы с коррозией, вызванной СВБ, проводят на канализационной емкости очистных сооружений объемом 200 м³, V_ж - 160 м³, время периода накопления технологической жидкости - 24 ч, производительность откачивающего погружного насоса в емкости - 150 м³/ч.

Отобрали пробы технологической жидкости из емкости. В пробе технологической жидкости обнаружили планктонные клетки СВБ в количестве 10⁴ клеток/см³.

В качестве бактерицида используют ТН-Б «А». Концентрация бактерицида, достаточная для подавления адгезированных и планктонных форм СВБ при выдержке 24 ч, определяли в лабораторных условиях. Концентрация составила 600 г/м³ (0,6 кг/м³).

Рассчитали массу бактерицида, достаточную для подавления жизнедеятельности адгезированных и планктонных форм СВБ, необходимую для обработки емкости, m_бакт составила 106 кг.

При достижении технологической жидкости уровня 75% (150 м³) от объема емкости технологическую жидкость в емкости перемешали в течение 20 мин циркуляцией при помощи имеющегося откачивающего погружного насоса в емкости 12НА-22/6.

Затем откачали перемешанную технологическую жидкость с равномерно распределенным в ней донным осадком из емкости до уровня 60 см от дна емкости. Откачку осуществляли с помощью наноса погружного насоса в емкости 12НА-22/6. Откачивающий насос отключили.

С одновременным наполнением емкости технологической жидкостью в емкость закачали бактерицид в массе (m_бакт=106 кг) и концентрацией (с=0,6 кг/м³), достаточной для подавления адгезированных и планктонных форм СВБ. Закачку осуществляли с помощью БДПР.

После продолжили технологический процесс в обычном режиме.

Далее произвели отбор проб технологической жидкости через неделю после реализации способа. Определили эффективность подавления СВБ (S), которая составила 100%.

Таким образом, применение способа борьбы с коррозией, вызванной СВБ:

- повышает эффективности борьбы с микробиологической коррозии емкостного оборудования за счет повышения степени подавления роста и замедления восстановления зараженности СВБ;

- снижает продолжительность реализации способа;

- приводит к упрощению способа за счет производства работ на работающей емкости.