[发明专利]SRB与CO2

说明书

本发明公开了一种SRB与CO₂耦合作用的页岩气集输管道腐蚀速率预测方法，在综合SRB和CO₂腐蚀因素的基础上，考虑以细胞色素传递机制量化SRB腐蚀电化学过程中的还原引起的腐蚀电流密度，建立一个SRB/CO₂共存环境的页岩气集输管道内腐蚀机理模型，以期充分预测SRB/CO₂共存环境下的管道内腐蚀速率，由于在获得页岩气集输管道腐蚀速率的过程中考虑了SRB和CO₂耦合作用，以及考虑细胞色素传递机制的影响，可以使评价结果更加科学、准确、合理。

技术领域

本发明涉及管道腐蚀速率预测技术领域，特别是一种SRB与CO₂耦合作用的页岩气集输管道腐蚀速率预测方法。

背景技术

页岩气集输管道内腐蚀是影响在役管道剩余寿命以及页岩气集输流程的重要原因之一。页岩气因为其特殊的开采方式，压裂液，钻井泥浆和蓄水都可能将有害的微生物如SRB引入页岩气藏。同时，页岩气集输环境中又含有CO₂、Cl^-等腐蚀性介质，加剧页岩气集输管道的电化学腐蚀，造成管道内腐蚀甚至穿孔，引发安全事故和财产损失。因此，在内检测技术受限的情况下，通过形成一套内腐蚀速率预测技术体系，也对保障页岩气集输安全运行具有重要的研究与工程意义。

引起页岩气集输管道内腐蚀的原因比较复杂，最主要的两个因素为SRB和CO₂，国内外学者对于CO₂腐蚀速率预测模型的研究颇多，多用常规的数学建模方法，如常见的经验模型有NorsokM-506模型、Ohio模型以及Corpos模型，常见半经验模型的有De Waard-Milliams模型、Cassandra模型、ECE模型、Predict模型等，常见的机理模型有Nesic模型、Tulsa模型等。相较之下SRB腐蚀速率预测模型的研究很少，基本为机理模型，且SRB机理模型大多是基于模拟腐蚀金属基底上的生物膜模型，并包括表征系统的各种参数，例如生物因素、输运过程、金属表面的化学反应等建立的，而关于同时考虑SRB和CO₂的内腐蚀速率预测的相关内容较少见到。胞外电子传递机制有3种，分别为可溶性氧化还原介体的电子穿梭、细胞色素传递和纳米导线传递，而目前几乎未见将某种EET机制引入SRB机理模型的研究。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种SRB与CO₂耦合作用的页岩气集输管道腐蚀速率预测方法，在综合SRB和CO₂腐蚀因素的基础上，考虑以细胞色素传递机制量化SRB腐蚀电化学过程中的还原引起的腐蚀电流密度，建立一个SRB/CO₂共存环境的页岩气集输管道内腐蚀机理模型，以期充分预测SRB/CO₂共存环境下的管道内腐蚀速率。

本发明采用的技术方案是：

一种SRB与CO₂耦合作用的页岩气集输管道腐蚀速率预测方法，包括如下步骤：

确定SRB/CO₂溶液体系腐蚀过程中的电化学反应，包括CO₂腐蚀的反应方程、SRB腐蚀的氧化反应方程、SRB腐蚀的还原反应方程，得出SRB与CO₂腐蚀的总反应方程；

结合胞外电子传递机制中的细胞色素传递方法，建立还原的电荷转移电流密度方程及的传质模型，计算还原的总电流密度；

考虑H₂CO₃还原反应同时受活化反应和扩散传质控制，计算H₂CO₃还原的总电流密度；

考虑H₂O还原受活化反应控制，计算H₂O还原的总电流密度；