硫酸盐还原菌控制技术在气田水处理中的应用探讨

王瑞莲 刘东明

（1.中国石油富顺—永川页岩气项目部 2.中国石油西南油气田公司重庆气矿）

硫酸盐还原菌控制技术在气田水处理中的应用探讨

王瑞莲1刘东明2

（1.中国石油富顺—永川页岩气项目部 2.中国石油西南油气田公司重庆气矿）

在油气田开采、集输和气田水回注系统中，存在着各种微生物群体，包括盐酸盐还原菌、铁细菌以及其它微生物，它们在生长、代谢、繁殖过程中，可引起集输设备、回注管线的堵塞和腐蚀，给油气田开发带来极大的经济损失。其中危害性最大的微生物就是硫酸盐还原菌。通过对重庆气矿各站场硫酸盐还原菌对气田水处理工艺及油套管腐蚀状况和分析对比，推荐一种现场运用较好的SRB防腐控制技术。图7表8参3

硫酸盐还原菌 气田水处理 杀菌 腐蚀 防治方法

重庆气矿站场气田水样的化验分析发现，水中微生物大量孳生（包括硫酸盐还原菌SRB、铁细菌、腐生菌、藻类、硫细菌、酵母菌、霉菌、原生动物等），危害最大的就是硫酸盐还原菌（SRB），它会导致回注井下管串黏泥污垢堵塞，加速管串的腐蚀，同时大量细菌污染地层，降低底层渗透性，为后续回注工程带来严重影响（图1、图2）。

图1 天东90井水样中SRB观察图

1 硫酸盐还原菌生长繁殖影响因素

室内实验证明：可以通过控制环境的物理条件来控制SRB的腐蚀作用。

（1）温度的影响

温度在30℃～40℃范围时，是SRB生长最适宜的温度。温度升高生长繁殖会受到抑制，到70℃仍有少量SRB存活。

（2）矿化度的影响

SRB生长适宜的矿化度范围为2×104～6×104mg／L，随着矿化度增加，SRB菌量减少，当矿化度为3 ×105mg／L时仍有少量SRB生长，当矿化度达到3.5 ×105mg／L时，SRB不能存活。

图2 张10井水样中SRB电镜下观察

（3）pH值的影响

SRB生长适宜的pH值范围为6.5～7.5，pH＞7.5以后，菌量逐渐减少，当pH＝9.0时，仍有少量SRB存活，pH≥9.5时，SRB不能生存；pH＜6.5以后，菌量也逐渐减少，当pH＝3.0时，仍有极少量SRB存活。

（4）溶解氧的影响

一般认为硫酸盐还原菌是绝对厌氧菌，油田系统中采用短时曝气法来杀灭水中的SRB。但部分实验已证明，短时曝气法难以杀灭水中的硫酸盐还原菌，硫酸盐还原菌可以耐受4.5 mg／L的溶解氧。

2 重庆气矿气田水处理工艺及井下管串腐蚀状况

2.1 气田采出水处理工艺

重庆气矿共有10余套气田水处理设备，其主要处理工艺流程见图3。

图3 重庆气矿气田水处理工艺

从三种工艺流程可以看出：气田水处理主要是针对污水中的悬浮物、浮油、乳化油、分散油等进行处理的，而污水中溶解氧、二氧化碳、硫化物、盐类以及微生物、细菌类等却还没有得到相应的处理。

2.2 井下油套管腐蚀状况

从2006年起，重庆气矿联合相关检测单位利用MIT和MID－K（EDSM）分别对蒲2、凉东4井、天东89井、张10井等回注井井下管串的腐蚀状况进行检测，检测结果（表1）。

重庆气矿回注井生产运行时间较长，绝大部分投运过程中未实施保护，井下油套管腐蚀较严重。依据目前井下油管腐蚀检测成果、修井取样分析，对井下管串综合评价，认为回注井普遍存在腐蚀现象，必须采取相关措施对井下管串实施保护。

表1 重庆气矿近年来油管腐蚀检测情况统计表

2.3 气田水SRB分布状况

自2008年起，通过对各区块水样水质组分分析，结合近几年的腐蚀监测系统大修报告，在开县、梁平等作业区的多数站场及管网内发现有SRB的踪迹，部分含硫介质（水相）中SRB数量较大（如天东90井、天东10井以及张10井等），在较高含硫系统中，水样中SRB细菌生长活性都较强（表2、表3）。

资料表明，已建的腐蚀监测网络系统内，约有7个作业区共计30余个生产站场及管线上均已发现有SRB的踪迹，以气田水回注站的SRB密度较大，所有回注站SRB密度均在103个／mL以上。

3 LEMUPZ－H物理法杀菌技术

3.1 LEMUPZ－H杀菌技术基本原理

瑞典SSVTECH公司针对SRB腐蚀作用开发研究出LEMUPZ－H物理法杀菌技术，基本原理包括电化学原理、陶瓷氧化原理和光催化原理。系统的杀菌主要通过对细菌代谢系统的破坏、对细菌细胞器的破坏以及对细菌DNA的破坏，可从根本上消灭细菌，避免细菌的复活，从而达到杀灭水中微生物的目的（图4）。

表2 2011年部分站场腐蚀监测水质分析表

表3 2011年部分回注站腐蚀监测水质分析表

表4 重庆气矿近两年站场SRB分布情况统计

图4 瑞典LEMUPZ－H技术杀菌机理图

3.2 工艺流程

经过预处理（油水分离、重力沉降、过滤等）的气田水可直接进入LEMUPZ－H杀菌系统，经系统处理后的气田水只含有极少量SRB菌，可以直接进回注井实施回注（图5）。

图5 LEMUPZ－H杀菌系统工艺流程图

3.3 LEMUPZ－H现场运用

目前，LEMUPZ－H物理法杀菌技术已在胜利油田史南联合站、宁海联合站以及坨六联合站进行了试验，均收到较好的效果。

（1）取样情况

以史南站为例，取样点选在装置入口以及注水井口配水间，回注水源为经预处理（重力沉降过滤）的气田水。经对比，处理后井口水样比入口水样要略显清澈（图6、图7）。

（2）取样数据分析

相关取样点的测试数据（表5）。

图6 史南站LEMUPZ－H杀菌系统

图7 史南站设备入口和井口水样对比

相关数据表明，LEMUPZ－H工艺具有很好的杀菌效果，处理后SRB含量远远低于油气田回注水质要求的指标，在杀菌后15 h内仍保持良好的杀菌效果。

4 LEMUPZ－H工艺在四川油气田运用适应性分析

4.1 工艺适应性

重庆气矿有18套气田水运行处理装置，从1997年开展腐蚀监测工作起，至2012年已建成了系统的腐蚀监测网络。并定期对各重点站场及回注站的水质及相关物性参数进行分析，并出具分析报告（表6、表7）。

通过对气田水检测，检测离子有三高即：Cl－含量较高；悬浮物含量高，有机物含量高。为SRB的生长繁殖提供了较好条件。对比胜利油田LEMUPZ－H物理法杀菌工艺的实施情况，气矿气田水水质较胜利油田更利于SRB等腐生细菌生长，水处理工艺也完全满足LEMUPZ－H杀菌技术的实施运用，因此LEMUPZ－H杀菌工艺在四川油气田运用具有一定可行性。

表5 现场杀菌试验测试数据表

表6 重庆气矿部分重点生产站场水质情况统计

表7 蒲2井等站场气田水物性监测统计表

表8 胜利油田史南站等几个站场气田水物性参数统计表

4.2 经济效益适应性

结合重庆气矿现场实际情况，按气田水站日处理量500 m3／d考虑，LEMUPZ－H装置运行功率3.5 kWh，每天运行8 h，每度电0.5元，设备年维护费用为1.2万元计算，装置运行费用为0.028元／m3，维护费用为0.066元／m3，一套装置处理每方水的运行成本不足一毛钱。而目前国内外油田采用的添加药剂法处理每方水需0.25元，则每方水的处理成本能够节省0.156元，一年可节省费用2.85万元。

每方水运行费用：3.5×8×0.5÷500＝0.028元

装置维护费用：12000÷365÷500＝0.066元

综合运行费用：0.028元＋0.066元＝0.094元

每年节省费用：（0.25-0.094）×500×365＝2.85万元

LEMUPZ－H物理法杀菌工艺不仅对杀灭气田水中SRB及其它有害腐蚀细菌有很好效果，同时对相关装置设备的维护保养也起到了较好的作用，经济效益好，具有较好的运用前景。

5 结论及建议

（1）目前重庆气矿站场硫酸盐还原菌（SRB）分布状况已呈较严重趋势，若不及时对其加以控制，其必将成为影响气田水处理工程运行的一个重大隐患。

（2）通过对常规SRB防腐技术的分析对比，结合目前重庆气矿气田水回注工艺运行现状，推荐采用瑞典LEMUPZ－H物理法杀菌技术能较好的应对气矿SRB腐蚀情况。

（3）现场采用LEMUPZ－H杀菌工艺对气田水转输及回注系统的SRB具有良好的杀灭效果，引进该套系统运用于气矿部分重点站场，能有效解决气矿生产系统的SRB腐蚀问题，经济效益好，具有较好推广前景。

1 康群，罗永明，赵世玉，等.江汉油区硫酸盐还原菌的生长规律研究［J］.江汉石油职工大学学报2005 18（4）：79－81.

2 岳建平，王玉春，杨暹.油田污水中硫酸盐还原菌腐蚀研究［J］.榆林学院学报2006 16（2）：15－17.

3 雷彬.重庆气矿气田采出水处理现状分析［J］.油气田环境保护2003：20－22.

（修改回稿日期 2013－07－30 编辑 文敏）

王瑞莲，女，1980年出生，四川资中人，工程师；2007年毕业于西南石油大学油气储运工程专业硕士研究生学历（工学硕士），现任职于中国石油富顺－永川页岩气项目部，从事油气田地面集输工程方面的工作。地址：（610016）成都市锦江区人民南路2段1号仁恒置地写字楼26楼。电话：15826388916。E－mail：wangruilian＠petrochina.com.cn