王瑞蓮 劉東明

（1.中國(guó)石油富順—永川頁(yè)巖氣項(xiàng)目部 2.中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦）

硫酸鹽還原菌控制技術(shù)在氣田水處理中的應(yīng)用探討

王瑞蓮1劉東明2

（1.中國(guó)石油富順—永川頁(yè)巖氣項(xiàng)目部 2.中國(guó)石油西南油氣田公司重慶氣礦）

在油氣田開采、集輸和氣田水回注系統(tǒng)中，存在著各種微生物群體，包括鹽酸鹽還原菌、鐵細(xì)菌以及其它微生物，它們?cè)谏L(zhǎng)、代謝、繁殖過程中，可引起集輸設(shè)備、回注管線的堵塞和腐蝕，給油氣田開發(fā)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。其中危害性最大的微生物就是硫酸鹽還原菌。通過對(duì)重慶氣礦各站場(chǎng)硫酸鹽還原菌對(duì)氣田水處理工藝及油套管腐蝕狀況和分析對(duì)比，推薦一種現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用較好的SRB防腐控制技術(shù)。圖7表8參3

硫酸鹽還原菌 氣田水處理 殺菌 腐蝕 防治方法

重慶氣礦站場(chǎng)氣田水樣的化驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，水中微生物大量孳生（包括硫酸鹽還原菌SRB、鐵細(xì)菌、腐生菌、藻類、硫細(xì)菌、酵母菌、霉菌、原生動(dòng)物等），危害最大的就是硫酸鹽還原菌（SRB），它會(huì)導(dǎo)致回注井下管串黏泥污垢堵塞，加速管串的腐蝕，同時(shí)大量細(xì)菌污染地層，降低底層滲透性，為后續(xù)回注工程帶來嚴(yán)重影響（圖1、圖2）。

圖1 天東90井水樣中SRB觀察圖

1 硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)繁殖影響因素

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明：可以通過控制環(huán)境的物理?xiàng)l件來控制SRB的腐蝕作用。

（1）溫度的影響

溫度在30℃～40℃范圍時(shí)，是SRB生長(zhǎng)最適宜的溫度。溫度升高生長(zhǎng)繁殖會(huì)受到抑制，到70℃仍有少量SRB存活。

（2）礦化度的影響

SRB生長(zhǎng)適宜的礦化度范圍為2×104～6×104mg／L，隨著礦化度增加，SRB菌量減少，當(dāng)?shù)V化度為3 ×105mg／L時(shí)仍有少量SRB生長(zhǎng)，當(dāng)?shù)V化度達(dá)到3.5 ×105mg／L時(shí)，SRB不能存活。

圖2 張10井水樣中SRB電鏡下觀察

（3）pH值的影響

SRB生長(zhǎng)適宜的pH值范圍為6.5～7.5，pH＞7.5以后，菌量逐漸減少，當(dāng)pH＝9.0時(shí)，仍有少量SRB存活，pH≥9.5時(shí)，SRB不能生存；pH＜6.5以后，菌量也逐漸減少，當(dāng)pH＝3.0時(shí)，仍有極少量SRB存活。

（4）溶解氧的影響

一般認(rèn)為硫酸鹽還原菌是絕對(duì)厭氧菌，油田系統(tǒng)中采用短時(shí)曝氣法來殺滅水中的SRB。但部分實(shí)驗(yàn)已證明，短時(shí)曝氣法難以殺滅水中的硫酸鹽還原菌，硫酸鹽還原菌可以耐受4.5 mg／L的溶解氧。

2 重慶氣礦氣田水處理工藝及井下管串腐蝕狀況

2.1 氣田采出水處理工藝

重慶氣礦共有10余套氣田水處理設(shè)備，其主要處理工藝流程見圖3。

圖3 重慶氣礦氣田水處理工藝

從三種工藝流程可以看出：氣田水處理主要是針對(duì)污水中的懸浮物、浮油、乳化油、分散油等進(jìn)行處理的，而污水中溶解氧、二氧化碳、硫化物、鹽類以及微生物、細(xì)菌類等卻還沒有得到相應(yīng)的處理。

2.2 井下油套管腐蝕狀況

從2006年起，重慶氣礦聯(lián)合相關(guān)檢測(cè)單位利用MIT和MID－K（EDSM）分別對(duì)蒲2、涼東4井、天東89井、張10井等回注井井下管串的腐蝕狀況進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果（表1）。

重慶氣礦回注井生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，絕大部分投運(yùn)過程中未實(shí)施保護(hù)，井下油套管腐蝕較嚴(yán)重。依據(jù)目前井下油管腐蝕檢測(cè)成果、修井取樣分析，對(duì)井下管串綜合評(píng)價(jià)，認(rèn)為回注井普遍存在腐蝕現(xiàn)象，必須采取相關(guān)措施對(duì)井下管串實(shí)施保護(hù)。

表1 重慶氣礦近年來油管腐蝕檢測(cè)情況統(tǒng)計(jì)表

2.3 氣田水SRB分布狀況

自2008年起，通過對(duì)各區(qū)塊水樣水質(zhì)組分分析，結(jié)合近幾年的腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大修報(bào)告，在開縣、梁平等作業(yè)區(qū)的多數(shù)站場(chǎng)及管網(wǎng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)有SRB的蹤跡，部分含硫介質(zhì)（水相）中SRB數(shù)量較大（如天東90井、天東10井以及張10井等），在較高含硫系統(tǒng)中，水樣中SRB細(xì)菌生長(zhǎng)活性都較強(qiáng)（表2、表3）。

資料表明，已建的腐蝕監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，約有7個(gè)作業(yè)區(qū)共計(jì)30余個(gè)生產(chǎn)站場(chǎng)及管線上均已發(fā)現(xiàn)有SRB的蹤跡，以氣田水回注站的SRB密度較大，所有回注站SRB密度均在103個(gè)／mL以上。

3 LEMUPZ－H物理法殺菌技術(shù)

3.1 LEMUPZ－H殺菌技術(shù)基本原理

瑞典SSVTECH公司針對(duì)SRB腐蝕作用開發(fā)研究出LEMUPZ－H物理法殺菌技術(shù)，基本原理包括電化學(xué)原理、陶瓷氧化原理和光催化原理。系統(tǒng)的殺菌主要通過對(duì)細(xì)菌代謝系統(tǒng)的破壞、對(duì)細(xì)菌細(xì)胞器的破壞以及對(duì)細(xì)菌DNA的破壞，可從根本上消滅細(xì)菌，避免細(xì)菌的復(fù)活，從而達(dá)到殺滅水中微生物的目的（圖4）。

表2 2011年部分站場(chǎng)腐蝕監(jiān)測(cè)水質(zhì)分析表

表3 2011年部分回注站腐蝕監(jiān)測(cè)水質(zhì)分析表

表4 重慶氣礦近兩年站場(chǎng)SRB分布情況統(tǒng)計(jì)

圖4 瑞典LEMUPZ－H技術(shù)殺菌機(jī)理圖

3.2 工藝流程

經(jīng)過預(yù)處理（油水分離、重力沉降、過濾等）的氣田水可直接進(jìn)入LEMUPZ－H殺菌系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理后的氣田水只含有極少量SRB菌，可以直接進(jìn)回注井實(shí)施回注（圖5）。

圖5 LEMUPZ－H殺菌系統(tǒng)工藝流程圖

3.3 LEMUPZ－H現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用

目前，LEMUPZ－H物理法殺菌技術(shù)已在勝利油田史南聯(lián)合站、寧海聯(lián)合站以及坨六聯(lián)合站進(jìn)行了試驗(yàn)，均收到較好的效果。

（1）取樣情況

以史南站為例，取樣點(diǎn)選在裝置入口以及注水井口配水間，回注水源為經(jīng)預(yù)處理（重力沉降過濾）的氣田水。經(jīng)對(duì)比，處理后井口水樣比入口水樣要略顯清澈（圖6、圖7）。

（2）取樣數(shù)據(jù)分析

相關(guān)取樣點(diǎn)的測(cè)試數(shù)據(jù)（表5）。

圖6 史南站LEMUPZ－H殺菌系統(tǒng)

圖7 史南站設(shè)備入口和井口水樣對(duì)比

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，LEMUPZ－H工藝具有很好的殺菌效果，處理后SRB含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于油氣田回注水質(zhì)要求的指標(biāo)，在殺菌后15 h內(nèi)仍保持良好的殺菌效果。

4 LEMUPZ－H工藝在四川油氣田運(yùn)用適應(yīng)性分析

4.1 工藝適應(yīng)性

重慶氣礦有18套氣田水運(yùn)行處理裝置，從1997年開展腐蝕監(jiān)測(cè)工作起，至2012年已建成了系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。并定期對(duì)各重點(diǎn)站場(chǎng)及回注站的水質(zhì)及相關(guān)物性參數(shù)進(jìn)行分析，并出具分析報(bào)告（表6、表7）。

通過對(duì)氣田水檢測(cè)，檢測(cè)離子有三高即：Cl－含量較高；懸浮物含量高，有機(jī)物含量高。為SRB的生長(zhǎng)繁殖提供了較好條件。對(duì)比勝利油田L(fēng)EMUPZ－H物理法殺菌工藝的實(shí)施情況，氣礦氣田水水質(zhì)較勝利油田更利于SRB等腐生細(xì)菌生長(zhǎng)，水處理工藝也完全滿足LEMUPZ－H殺菌技術(shù)的實(shí)施運(yùn)用，因此LEMUPZ－H殺菌工藝在四川油氣田運(yùn)用具有一定可行性。

表5 現(xiàn)場(chǎng)殺菌試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)表

表6 重慶氣礦部分重點(diǎn)生產(chǎn)站場(chǎng)水質(zhì)情況統(tǒng)計(jì)

表7 蒲2井等站場(chǎng)氣田水物性監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)表

表8 勝利油田史南站等幾個(gè)站場(chǎng)氣田水物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

4.2 經(jīng)濟(jì)效益適應(yīng)性

結(jié)合重慶氣礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，按氣田水站日處理量500 m3／d考慮，LEMUPZ－H裝置運(yùn)行功率3.5 kWh，每天運(yùn)行8 h，每度電0.5元，設(shè)備年維護(hù)費(fèi)用為1.2萬元計(jì)算，裝置運(yùn)行費(fèi)用為0.028元／m3，維護(hù)費(fèi)用為0.066元／m3，一套裝置處理每方水的運(yùn)行成本不足一毛錢。而目前國(guó)內(nèi)外油田采用的添加藥劑法處理每方水需0.25元，則每方水的處理成本能夠節(jié)省0.156元，一年可節(jié)省費(fèi)用2.85萬元。

每方水運(yùn)行費(fèi)用：3.5×8×0.5÷500＝0.028元

裝置維護(hù)費(fèi)用：12000÷365÷500＝0.066元

綜合運(yùn)行費(fèi)用：0.028元＋0.066元＝0.094元

每年節(jié)省費(fèi)用：（0.25-0.094）×500×365＝2.85萬元

LEMUPZ－H物理法殺菌工藝不僅對(duì)殺滅氣田水中SRB及其它有害腐蝕細(xì)菌有很好效果，同時(shí)對(duì)相關(guān)裝置設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)也起到了較好的作用，經(jīng)濟(jì)效益好，具有較好的運(yùn)用前景。

5 結(jié)論及建議

（1）目前重慶氣礦站場(chǎng)硫酸鹽還原菌（SRB）分布狀況已呈較嚴(yán)重趨勢(shì)，若不及時(shí)對(duì)其加以控制，其必將成為影響氣田水處理工程運(yùn)行的一個(gè)重大隱患。

（2）通過對(duì)常規(guī)SRB防腐技術(shù)的分析對(duì)比，結(jié)合目前重慶氣礦氣田水回注工藝運(yùn)行現(xiàn)狀，推薦采用瑞典LEMUPZ－H物理法殺菌技術(shù)能較好的應(yīng)對(duì)氣礦SRB腐蝕情況。

（3）現(xiàn)場(chǎng)采用LEMUPZ－H殺菌工藝對(duì)氣田水轉(zhuǎn)輸及回注系統(tǒng)的SRB具有良好的殺滅效果，引進(jìn)該套系統(tǒng)運(yùn)用于氣礦部分重點(diǎn)站場(chǎng)，能有效解決氣礦生產(chǎn)系統(tǒng)的SRB腐蝕問題，經(jīng)濟(jì)效益好，具有較好推廣前景。

1 康群，羅永明，趙世玉，等.江漢油區(qū)硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)規(guī)律研究［J］.江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)2005 18（4）：79－81.

2 岳建平，王玉春，楊暹.油田污水中硫酸鹽還原菌腐蝕研究［J］.榆林學(xué)院學(xué)報(bào)2006 16（2）：15－17.

3 雷彬.重慶氣礦氣田采出水處理現(xiàn)狀分析［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)2003：20－22.

（修改回稿日期 2013－07－30 編輯 文敏）

王瑞蓮，女，1980年出生，四川資中人，工程師；2007年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)碩士研究生學(xué)歷（工學(xué)碩士），現(xiàn)任職于中國(guó)石油富順－永川頁(yè)巖氣項(xiàng)目部，從事油氣田地面集輸工程方面的工作。地址：（610016）成都市錦江區(qū)人民南路2段1號(hào)仁恒置地寫字樓26樓。電話：15826388916。E－mail：wangruilian＠petrochina.com.cn