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本文自主设计了模拟油气田输送管线环路系统,基于原位电化学测试技术,研究介质流动状态对微生物腐蚀的影响规律;结合计算流体动力学(CFD)模拟获得管道不同位置流速、剪切应力的分布数据;建立了动态剪切条件下生物膜结构变化与微生物腐蚀的关联性。管线环路总长度为5.6 m,可容流体的总体积为38 L。CFD模拟可知,管道内流体以2 m/s、3 m/s和4 m/s流动时,管道不同位置处的流速和剪切应力大小不同,其中弯管内侧最大,其次为直管,弯管外侧最小。管路中流动介质为无菌和接种SRB的模拟油田产出水,试样静态浸泡3 d后介质以2 m/s、3 m/s和4m/s流动。无菌体系,介质以大于2 m/s的流速流动2 h管道不同位置试样表面的腐蚀产物膜被完全破坏或剥离。SRB体系,介质以2 m/s和3 m/s流动时对膜层无明显破坏或剥离,当流速提高到4 m/s时对膜层具有明显的破坏或剥离。介质的流动可以明显促进无菌和SRB体系试样的腐蚀速率,其中无菌体系试样腐蚀速率影响更显著,主要原因是在实验期间内SRB在试样表面形成致密的生物膜,耐流体的冲击。然而SRB生物膜的存在,对膜下局部腐蚀有促进作用。管路中流动介质为饱和CO2与接种SRB的饱和CO2共存的模拟油田产出水,试样静态浸泡3 d后介质以3 m/s流动6 h。饱和CO2体系,介质流动2 h管道各位试样表面的腐蚀产物膜就被完全破坏或剥离;接种SRB的饱和CO2体系,随着介质的流动时间的增加膜层逐渐被剥离或破坏。介质的流动能够将试样表面形成的膜层剥离或破坏,且与饱和CO2体系相比,接种SRB的饱和CO2体系试样表面的膜层较耐流体的剥离或破坏。介质的流动能够促进饱和CO2体系和接种SRB的饱和CO2体系中试样的腐蚀速率,对前者促进作用更大。同一介质条件下,一定流速范围内(2~4 m/s),随介质流速的增加对管道各位置试样膜层破坏或剥离程度不断增加。由于管道不同位置流速和剪切应力分布不同,导致不同位置膜层破坏程度不同。一般情况下,直管和弯管内侧膜层被破坏较弯管外侧严重。实验期间内,介质中SRB的存在使得试样表面形成的膜层耐流体的冲刷和剥离。流速相同,不同介质内的腐蚀速率大小关系为饱和CO2体系>无菌体系>饱和CO2和SRB共存体系>SRB体系。当介质以4 m/s流动3 h时,管道不同位置处剪切应力和流速的分布与试样的腐蚀速率变化趋势基本一致。管道中加入40 ppm的杀菌剂,杀菌效果达到100%。随着介质以2 m/s流动时间的增加管道各位置试样的膜电阻不断增加。介质流动有利于苯扎氯铵在管道不同位置吸附成膜。