一种硫化氢抑制剂的研发与现场应用

2015-11-20毛飞跃陈彦云刘曼刘家辰邓良广张永宏刘奕均

油气田环境保护 2015年5期

关键词：硫化氢助剂杀菌剂

毛飞跃陈彦云刘曼刘家辰邓良广张永宏刘奕均

（中国石油长庆油田分公司第十一采油厂）

一种硫化氢抑制剂的研发与现场应用

毛飞跃陈彦云刘曼刘家辰邓良广张永宏刘奕均

（中国石油长庆油田分公司第十一采油厂）

针对镇X区原油开发过程中硫化氢浓度较高的现状，通过室内实验，研发出硫化氢抑制剂L Y-05。分析了L Y-05的主剂、助剂的主要成分及性能，测定了其脱硫率、杀菌性能、与其他助剂的配伍性。实验表明：当L Y-05的投加浓度≥800 m g/L时，脱硫率＞90%，杀菌率为100%，该硫化氢抑制剂与清蜡剂、破乳剂、杀菌剂、阻垢剂、缓蚀剂等助剂配伍性良好，不影响其他助剂的性能。在镇X区5口油井现场应用表明：该硫化氢抑制剂具有较好的硫化氢治理效果，投加后油井硫化氢浓度全部降至10 m g/m3以下，脱硫率≥96.0%。

硫化氢抑制剂；脱硫率；杀菌性能；配伍性

0 引言

硫化氢是天然气和石油伴生气中的一种有害成分，高含量硫化氢的存在给油气藏开发、钻井技术、增产措施、井筒工艺、地面工程等带来安全与环保隐患［1］。镇X区位于镇原油田，油井在开发过程中单井硫化氢浓度最高为5 500 m g/m3，严重制约油田的正常开发。为此研发一种硫化氢抑制剂L Y-05，对其性能进行实验研究，并在镇X区5口硫化氢含量较高的油井现场应用，以评定其除硫效果。

1 镇X区硫化氢成因分析

油气田开发中原始有机质转化为石油和天然气的过程中产生硫化氢。自然界中，硫化氢有热化学硫酸盐还原、微生物硫酸盐还原和有机质热裂解等多种成因［2］。

镇X区原油中硫元素含量为0.262 6%～0.278 4%，伴生气中含有硫化氢、二硫化碳、二氧化硫、羰基硫，硫元素呈多价态分布。

镇X区采出水加杀菌剂之前S R B含量5 000个/m L，加杀菌剂之后SR B含量为60个/m L；采出水中S2-含量134.65 m g/L，含量49.39 m g/L。由于硫酸盐及油田水中的在厌氧条件下，通过硫酸盐还原细菌的活动，可产生H2S气体［3］。

分析认为，镇X区化学成因和微生物成因同时对硫化氢生成存在贡献，存在原生硫化氢和次生硫化氢。

2 硫化氢抑制剂研发

国内外针对原油中硫化氢的治理方法主要有负压闪蒸法、气提法和化学脱硫法等，其中化学脱硫法由于加药方便、操作性好，倍受关注［4］。

常见的脱硫剂为有机醇胺，如乙醇胺（M E A）、二乙醇胺（D E A）、二异丙醇胺（DIP A）和N-甲基二乙醇胺（M D E A）等［5-8］。目前的硫化氢抑制剂配方单一，对已产生的硫化氢可起到一定的脱硫效果，但无法抑制次生硫化氢的生成，起不到防治结合的效果。

2.1 硫化氢抑制剂主剂

硫化氢抑制剂主剂应具有较低的凝固点、较好的除硫效果，与现用药剂配伍性良好、不影响外输原油特性。

L Y-05主剂组成为：60%复合有机胺C A-06、15%复合杀菌剂SJ-30。有机胺与硫化氢通过化学反应，生成含硫有机化合物溶于原油，在常温常压下性能稳定；复合杀菌剂对采出水中的S R B具有较好的杀菌作用，防止次生硫化氢的生成。

2.2 硫化氢抑制剂助剂

硫化氢抑制剂助剂应具有较好的溶解性、加入后防止起泡、凝点低于当地最低气温等性能。L Y-05助剂组成为：2%改性椰油醇Z R-08（增加溶解性）、3%聚硅醚X P-33（增加消泡性能）、3%降凝剂JN-50（降低凝点）、7%有机溶剂（多元醇）、10%水。研发的硫化氢抑制剂L Y-05理化性能见表1。

表1 硫化氢抑制剂理化性能评价

3 结果与讨论

3.1 脱硫率

取镇X区原油样品，用氮气吹出原油中的硫化氢并以碘量法滴定吹出的硫化氢量为C1。加入不同浓度的硫化氢抑制剂，在40℃下以100次/min振荡4 h，以氮气吹出原油中的硫化氢，以碘量法滴定吹出的硫化氢量为C2，脱硫率η=（C1-C2）/C1，实验结果见图1。

图1 硫化氢抑制剂LY-05不同投加浓度时的脱硫率

由图1可见，镇X区原油加入不同浓度的硫化氢抑制剂L Y-05，随着L Y-05浓度的增大，其脱硫率逐渐增大，当L Y-05浓度≥800 m g/L时，脱硫率＞90%，可有效抑制已生成的硫化氢，且在浓度大于800 m g/L以后，脱硫率变化不大。

3.2 杀菌性能

取硫化氢抑制剂L Y-05，按不同浓度加入至现场采出水中，利用绝迹稀释法注入S R B培养瓶中，在30℃培养14 d，观察SR B生长情况，计算杀菌率，结果见表2。

表2 硫化氢抑制剂LY-05抑制SRB实验结果

由表2可见，镇X区采出水中硫化氢抑制剂L Y-05投加浓度≥800 m g/L后，杀菌率为100%，可以防止原油在开采及集输过程中次生硫化氢的生成。

3.3 配伍性

取硫化氢抑制剂L Y-05，与现场使用的清蜡剂、破乳剂、杀菌剂、阻垢剂、缓蚀剂进行配伍性实验，结果见表3。

表3 硫化氢抑制剂LY-05与其他助剂配伍性评价

由表3可见，硫化氢抑制剂L Y-05与其他助剂按不同比例混合后，其外观清亮、无沉淀生成，不影响其他助剂的性能，硫化氢抑制剂L Y-05可以与其他助剂配伍。

3.4 现场应用

对镇X区5口不同浓度硫化氢的油井，投加硫化氢抑制剂L Y-05进行硫化氢治理。为去除已生成的硫化氢，同时抑制次生硫化氢的生成，根据以上实验结果，确定硫化氢抑制剂的投加浓度≥800 m g/L。按照G B/T 28727—2012《气体分析硫化物的测定火焰光度气相色谱法》的要求，测定投加L Y-05前后伴生气硫化氢浓度，结果见表4。