馬廠油田加堿抑硫技術(shù)研究

劉青龍

摘要：圍繞中原油田東濮老區(qū)次生硫化氫治理技術(shù)存在的效果不理想、費(fèi)用較高等問題，中原油田嘗試堿液吸收次生硫化氫現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，開展硫化氫含量、細(xì)菌數(shù)量、硫酸鹽濃度、腐蝕速率、結(jié)垢等指標(biāo)變化研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，pH在6-6.5之間，除硫效果不顯著，其他指標(biāo)呈現(xiàn)不規(guī)則變化;pH調(diào)試至8時(shí)，除硫效果明顯，細(xì)菌、腐蝕速率、硫酸鹽等關(guān)鍵指標(biāo)呈現(xiàn)有利向好的規(guī)律性，但經(jīng)濟(jì)效益不明顯，其投入費(fèi)用遠(yuǎn)大于前期殺菌抑硫試驗(yàn)費(fèi)用，并存在垢下腐蝕導(dǎo)致成本增加的風(fēng)險(xiǎn)。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，明確了堿液治理次生硫化氫技術(shù)上可行，但需進(jìn)一步開展低pH條件下的除硫能力、抑菌效果、結(jié)垢腐蝕跟蹤評(píng)價(jià)，做好效益、安全評(píng)估，為其他油田次生硫化氫治理提供了治理方案。

關(guān)鍵詞：次生硫化氫;堿液吸收;除硫效果;中原油田

分類號(hào)：TE345

一、概況

2019年4月、2020年9月先后對(duì)馬廠區(qū)塊進(jìn)行硫化氫普查2次，含硫化氫單井11口，占生產(chǎn)井比例為14%，且硫化氫含量普遍較低（5ppm），計(jì)量站均含有硫化氫，且硫化氫含量普遍偏高（53ppm），單井→計(jì)量站→聯(lián)合站硫化氫次生現(xiàn)象明顯，分析硫化氫主要來源于地面集輸管網(wǎng)。詳見圖1。

采用沿程分析法，避免濃度差干擾，從單井至計(jì)量站流動(dòng)過程中，SRB數(shù)量增加，硫酸鹽質(zhì)量減少，伴生氣硫化氫含量與SRB濃度成正比、與硫酸鹽含量呈反比，馬廠油田硫化氫形成為生物成因。詳見圖2。

二、硫化氫治理工作配套工藝設(shè)計(jì)與改進(jìn)

1、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

工程院研發(fā)了高效殺菌抑硫體系，先后在馬廠區(qū)塊試驗(yàn)3次，較好地控制了次生硫化氫含量，但存在控制效果不理想、費(fèi)用較高等問題，詳見圖3和圖4。

（1）第一階段現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)（工程院）：

第一周期：6號(hào)站及5口單井加注抑硫體系（殺菌劑+除硫劑+緩蝕劑），硫化氫20ppm以內(nèi)。

第二周期：計(jì)量站（殺菌劑+除硫劑）、單井加注抑硫體系，硫化氫30-70ppm。

第三周期：3號(hào)站、5號(hào)站（除硫劑），硫化氫30-70ppm。

（2）第二階段現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)（陜西隸能）：

第一周期：3號(hào)站、5號(hào)站（除硫劑），硫化氫20-100ppm。2020.4-5配方調(diào)整，未加注。第二周期：3號(hào)站、5號(hào)站（除硫劑+殺菌劑），硫化氫20-30ppm。每年措施費(fèi)用為80-90萬元，且未達(dá)到外輸天然氣標(biāo)準(zhǔn)（二類標(biāo)準(zhǔn)<12ppm）。

2、第二次工藝設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

（1）加堿治理方案

基于堿液吸硫原理、細(xì)菌耐堿程度，開展加堿治理次生硫化氫現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)堿液除硫效果，詳見表1所示。

（一）加藥方案，試驗(yàn)3個(gè)pH值：7.0、7.5、8.0，每個(gè)pH值加藥周期15天，加藥位置馬19-22井、馬22號(hào)站管匯。（2）監(jiān)測(cè)方案，每5天取樣監(jiān)測(cè)一次，監(jiān)測(cè)指標(biāo)以硫化氫、硫酸鹽等關(guān)鍵指標(biāo)為主，取樣點(diǎn)為M19-22井口-M19-22站內(nèi)-馬22號(hào)站閥組-17號(hào)站閥組-馬7號(hào)站閥組。

（2）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

（一）加堿工作整體運(yùn)行情況

本次工作于2020年11月5日開展硫化氫普查，11月13日進(jìn)行加堿工作，由于加藥效果不理想，集輸系統(tǒng)pH值調(diào)試至6、8，期間共進(jìn)行了取樣12次、實(shí)驗(yàn)分析600組、對(duì)接交流5次。

（二）堿液治理效果分析

①氫氧化鈉對(duì)硫化氫含量影響分析

H2S含量受pH值影響較大，堿液除硫效果顯著。隨著pH值升高，22#、17#計(jì)量站H2S含量逐步降低。pH值為6-6.5時(shí)，H2S含量變化不明顯（受取樣影響，存在波動(dòng)）;pH值為8時(shí)，H2S含量已降至0ppm。詳見圖5所示。

②氫氧化鈉對(duì)硫酸鹽還原菌（SRB）含量影響分析

弱堿性環(huán)境下，硫酸鹽還原菌對(duì)pH值變化具有一定耐受能力，但較高pH值（pH值8.0）對(duì)硫酸鹽還原菌存在一定程度的滅活趨勢(shì)，詳見圖6所示。

但由于取樣分析較少，需進(jìn)一步開展試驗(yàn)，豐富數(shù)據(jù)，驗(yàn)證堿液對(duì)細(xì)菌的長(zhǎng)期抑制效果。

③氫氧化鈉對(duì)硫酸鹽（SO42-）含量影響分析

pH值增加，硫酸鹽（SO42-）存在逐漸增多趨勢(shì)。pH=8時(shí)，硫酸鹽含量整體趨勢(shì)大于初始值，驗(yàn)證了細(xì)菌活性有所降低的結(jié)果。詳見圖7。

④氫氧化鈉對(duì)腐蝕速率影響分析

各監(jiān)測(cè)點(diǎn)以輕度腐蝕為主，腐蝕速率均未超標(biāo)（小于0.076mm/a），pH為8時(shí)，腐蝕速率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。詳見圖8所示。

由于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較少，6-6.5之間呈現(xiàn)不規(guī)則變化，防腐效果不理想，但需豐富數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證此pH值下的防腐效果。

⑤氫氧化鈉對(duì)結(jié)垢影響分析

試片表面多以原油、污泥雜質(zhì)為主，擦拭后未發(fā)現(xiàn)有結(jié)垢跡象。

監(jiān)測(cè)周期15d，受流體沖刷等因素影響，結(jié)垢程度在短時(shí)間內(nèi)難以顯現(xiàn)，建議監(jiān)測(cè)周期延長(zhǎng)至45天，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

三、經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

1、試驗(yàn)階段投入費(fèi)用情況

試驗(yàn)區(qū)塊產(chǎn)出液200方，單井及計(jì)量站堿液加入量0.5t/d，堿液費(fèi)用0.3萬元/t，試驗(yàn)階段（2個(gè)月）藥劑投入費(fèi)用9萬元。

2、全年預(yù)計(jì)投入

馬廠油田全年產(chǎn)出液預(yù)計(jì)1200方，堿液加量3t，預(yù)計(jì)全年堿液投入費(fèi)用328.5萬元，遠(yuǎn)大于前期試驗(yàn)投入費(fèi)用。

四、加堿治理工作總結(jié)

1、技術(shù)方面：①pH在6-6.5之間，除硫效果不顯著，其他指標(biāo)呈現(xiàn)不規(guī)則變化;pH調(diào)試至8，除硫效果明顯，細(xì)菌、腐蝕速率、硫酸鹽等關(guān)鍵指標(biāo)呈現(xiàn)有利向好的規(guī)律性。②部分認(rèn)識(shí)（堿液長(zhǎng)期抑菌能力、結(jié)垢情況）仍需進(jìn)一步開展試驗(yàn)、完善數(shù)據(jù)，驗(yàn)證堿液除硫效果。

2、效益方面：投入費(fèi)用遠(yuǎn)大于前期殺菌抑硫試驗(yàn)費(fèi)用，并存在垢下腐蝕導(dǎo)致成本增加的風(fēng)險(xiǎn)。

3、安全方面：高濃度堿液在稀釋、加入過程中存在腐蝕傷人風(fēng)險(xiǎn)，安全配置要求較高，不利于長(zhǎng)期加注運(yùn)行。

結(jié)語：

開展低成本安全高效除硫技術(shù)研究，降低投入費(fèi)用及人身腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提升作業(yè)效益;建議適當(dāng)調(diào)試pH，開展低pH條件下的除硫能力、抑菌效果、結(jié)垢腐蝕跟蹤評(píng)價(jià)，做好效益、安全評(píng)估。

參考文獻(xiàn)：

[1]李樹剛，王寧，張超等.煤礦硫化氫治理改性堿液實(shí)驗(yàn)研究[J].煤礦安全，2019，50（5）：11-14，18.DOI：10.13347/j.cnki.mkaq.2019.05.003.

[2]楊宏偉，高宏.煤礦回采工作面硫化氫綜合治理方法及效果[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2018，46（9）：170-175.DOI：10.13199/j.cnki.cst.2018.09.027.

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