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 劉東明

（1.中國石油富順—永川頁巖氣項目部 2.中國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.中國石油富順—永川頁巖氣項目部 2.中國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、鐵細菌以及其它微生物，它們在生長、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)濟損失。其中危害性最大的微生物就是硫酸鹽還原菌。通過對重慶氣礦各站場硫酸鹽還原菌對氣田水處理工藝及油套管腐蝕狀況和分析對比，推薦一種現(xiàn)場運用較好的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

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

圖1 天東90井水樣中SRB觀察圖

1 硫酸鹽還原菌生長繁殖影響因素

室內(nèi)實驗證明：可以通過控制環(huán)境的物理條件來控制SRB的腐蝕作用。

（1）溫度的影響

溫度在30℃～40℃范圍時，是SRB生長最適宜的溫度。溫度升高生長繁殖會受到抑制，到70℃仍有少量SRB存活。

（2）礦化度的影響

SRB生長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時仍有少量SRB生長，當(dāng)?shù)V化度達到3.5 ×105mg／L時，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，仍有少量SRB存活，pH≥9.5時，SRB不能生存；pH＜6.5以后，菌量也逐漸減少，當(dāng)pH＝3.0時，仍有極少量SRB存活。

（4）溶解氧的影響

一般認為硫酸鹽還原菌是絕對厭氧菌，油田系統(tǒng)中采用短時曝氣法來殺滅水中的SRB。但部分實驗已證明，短時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污水中的懸浮物、浮油、乳化油、分散油等進行處理的，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)檢測單位利用MIT和MID－K（EDSM）分別對蒲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行檢測，檢測結(jié)果（表1）。

重慶氣礦回注井生產(chǎn)運行時間較長，絕大部分投運過程中未實施保護，井下油套管腐蝕較嚴重。依據(jù)目前井下油管腐蝕檢測成果、修井取樣分析，對井下管串綜合評價，認為回注井普遍存在腐蝕現(xiàn)象，必須采取相關(guān)措施對井下管串實施保護。

表1 重慶氣礦近年來油管腐蝕檢測情況統(tǒng)計表

2.3 氣田水SRB分布狀況

自2008年起，通過對各區(qū)塊水樣水質(zhì)組分分析，結(jié)合近幾年的腐蝕監(jiān)測系統(tǒng)大修報告，在開縣、梁平等作業(yè)區(qū)的多數(shù)站場及管網(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細菌生長活性都較強（表2、表3）。

資料表明，已建的腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，約有7個作業(yè)區(qū)共計30余個生產(chǎn)站場及管線上均已發(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／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)的殺菌主要通過對細菌代謝系統(tǒng)的破壞、對細菌細胞器的破壞以及對細菌DNA的破壞，可從根本上消滅細菌，避免細菌的復(fù)活，從而達到殺滅水中微生物的目的（圖4）。

表2 2011年部分站場腐蝕監(jiān)測水質(zhì)分析表

表3 2011年部分回注站腐蝕監(jiān)測水質(zhì)分析表

表4 重慶氣礦近兩年站場SRB分布情況統(tǒng)計

圖4 瑞典LEMUPZ－H技術(shù)殺菌機理圖

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，可以直接進回注井實施回注（圖5）。

圖5 LEMUPZ－H殺菌系統(tǒng)工藝流程圖

3.3 LEMUPZ－H現(xiàn)場運用

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)合站進行了試驗，均收到較好的效果。

（1）取樣情況

以史南站為例，取樣點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)取樣點的測試數(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含量遠遠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套氣田水運行處理裝置，從1997年開展腐蝕監(jiān)測工作起，至2012年已建成了系統(tǒng)的腐蝕監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。并定期對各重點站場及回注站的水質(zhì)及相關(guān)物性參數(shù)進行分析，并出具分析報告（表6、表7）。

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

表5 現(xiàn)場殺菌試驗測試數(shù)據(jù)表

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

表7 蒲2井等站場氣田水物性監(jiān)測統(tǒng)計表

表8 勝利油田史南站等幾個站場氣田水物性參數(shù)統(tǒng)計表

4.2 經(jīng)濟效益適應(yīng)性

結(jié)合重慶氣礦現(xiàn)場實際情況，按氣田水站日處理量500 m3／d考慮，LEMUPZ－H裝置運行功率3.5 kWh，每天運行8 h，每度電0.5元，設(shè)備年維護費用為1.2萬元計算，裝置運行費用為0.028元／m3，維護費用為0.066元／m3，一套裝置處理每方水的運行成本不足一毛錢。而目前國內(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)省費用2.85萬元。

每方水運行費用：3.5×8×0.5÷500＝0.028元

裝置維護費用：12000÷365÷500＝0.066元

綜合運行費用：0.028元＋0.066元＝0.094元

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

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

5 結(jié)論及建議

（1）目前重慶氣礦站場硫酸鹽還原菌（SRB）分布狀況已呈較嚴重趨勢，若不及時對其加以控制，其必將成為影響氣田水處理工程運行的一個重大隱患。

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

（3）現(xiàn)場采用LEMUPZ－H殺菌工藝對氣田水轉(zhuǎn)輸及回注系統(tǒng)的SRB具有良好的殺滅效果，引進該套系統(tǒng)運用于氣礦部分重點站場，能有效解決氣礦生產(chǎn)系統(tǒng)的SRB腐蝕問題，經(jīng)濟效益好，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規(guī)律研究［J］.江漢石油職工大學(xué)學(xué)報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)油氣儲運工程專業(yè)碩士研究生學(xué)歷（工學(xué)碩士），現(xiàn)任職于中國石油富順－永川頁巖氣項目部，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號仁恒置地寫字樓26樓。電話：15826388916。E－mail：wangruilian＠petrochina.com.cn