东风港油田硫化氢产生原因分析及防治措施

张君

（中石化胜利油田石油工程技术研究院，山东东营 257000）

东风港油田硫化氢产生原因分析及防治措施

张君

（中石化胜利油田石油工程技术研究院，山东东营 257000）

油田勘探开发过程中产生的硫化氢是安全生产的极大隐患。在油水井修井、酸化等作业过程中产生的硫化氢对工作人员的身体健康造成了威胁，在生产过程中伴生的硫化氢导致油井无法正常生产，硫化氢对井下工具、储运管道等腐蚀破坏，甚至造成油井停井、关井。东风港油田硫化氢伴生气浓度高达240 mg/m3～9 800 mg/m3，造成大面积油井停产，总停产井数达到48口。本文分析东风港油田硫化氢产生的原因为注水过程中滋生的硫酸盐还原菌造成，通过对油水井的同时治理，使得硫化氢超标油井伴生硫化氢降低至安全临界浓度30 mg/m3以下，措施有效率已达一年以上，取得了良好的应用效果。

硫化氢；硫酸盐还原菌；防治

硫化氢是仅次于氰化物的剧毒物，在油水井生产作业过程中产生的硫化氢不仅会造成金属设备腐蚀破坏，严重影响油田正常生产，而且在修井、酸化等作业过程中，对现场施工技术人员身体健康，甚至生命造成极大的威胁。

胜利油田东胜公司无棣分公司东风港油田72口油井检测出48口硫化氢含量严重超标，硫化氢浓度达240 mg/m3～9 800 mg/m3。采取氢氧化钠等强碱液周期性洗井方式治理硫化氢超标油井，作业后硫化氢浓度回升快，平均有效期不到2个月，导致重复多次作业，增加作业成本；另外氢氧化钠等强碱液腐蚀性较强，洗井后返排的碱液处理困难，容易对环境造成二次伤害。从安全环保和经济的角度考虑，硫化氢超标油井只能暂时停井，整个油区开井率不足40%，严重影响了油区产量[1-2]。

1 东风港油田硫化氢产生原因分析

1.1 东风港油田硫化氢产生原因分析

东风港油田早期以弹性开发为主，开发过程中未见硫化氢气体伴生，自2008年整体注水开发以来，陆续在油井上作业时，以及生产井抽查过程中，检测到井口有硫化氢气体产出。通过分析硫化氢超标油井的岩心及该地区的录井资料后发现这些井无或很少含膏盐地层，排除地层本身产生硫化氢的可能。对这些油井对应的水井井口水样进行检测（见表1），结果显示注水井井口的水样中硫酸根离子的含量在500 mg/L以上，地层水中的硫酸根离子含量为48.34 mg/L，注入水中的硫酸根离子大幅度增多，给硫酸盐还原菌的滋生提供了物质条件，形成硫酸盐还原菌滋生富集的环境，产生硫化氢气体。

表1 车272-X2井地层水水质分析表

1.2 硫酸盐还原菌滋生部位分析

东风港油田属深井低渗透油藏，地温为120℃～140℃，在地层温度下硫酸盐还原菌无法存活，因此推测硫酸盐还原菌主要存在于水井井筒及近井低温地带、油井井筒内及近井低温地带。油井中由于定期检泵作业，外来流体会在井筒中带入硫酸盐还原菌，并提供适合的温度、营养源等外在条件，适合于硫酸盐还原菌的滋生[3-6]。对东风港油田五口硫化氢产出井取样分析，五口油井均不同程度的存在硫酸盐还原菌，地层水中硫酸盐还原菌的浓度为650～1 100个/毫升，证实了油井中滋生硫酸盐还原菌造成硫化氢伴生（见表2）。

2 东风港油田硫化氢治理室内实验及对策

2.1 新型绿色复合长效杀菌剂的研制

对于硫酸盐还原菌的治理是长期的过程，尤其对于水井治理，长期的外来流体进入井筒及近井地带，会不断地带入新的硫酸盐还原菌源，因此需要研制出能够长期有效的杀菌剂。在考虑环境、价格、安全、作用机理等诸多因素的情况下，最终选定三种复配方案，将每种复方中起决定作用的成分进行正交实验及单因子实验，可以得到每种复方的最终配比。

表2 地层水中硫酸盐还原菌的浓度

表3 30℃复合杀菌剂最佳配比确定正交实验

表4 50℃复合杀菌剂最佳配比确定正交实验

低温杀菌剂复配目的在于提高杀菌剂的长效性，由一种主药和一种辅药组成，药剂选择9种配比，评价长效杀菌率（见表3）。

中高温复合杀菌剂最佳配比确定正交实验（见表4），选择杀菌剂的最佳组成为A3B3C2。

高温复合杀菌剂最佳配比确定正交实验（见表5），选择杀菌剂的最佳组成为A3B3C3D1。

2.2 复合长效杀菌剂效果评价

分别对研制的30℃复合杀菌剂FTY-1、50℃复合杀菌剂FTY-2、70℃复合杀菌剂FTY-3进行效果评价。

2.2.1 杀菌剂不同浓度杀菌效果评价 对复合杀菌剂FTY-1、FTY-2、FTY-3进行不同浓度杀菌效果评价（见表6）。

从表6可以看出30℃条件下杀菌剂FTY-1浓度为300 mg/L时杀菌率可达100%，50℃条件下杀菌剂FTY-2浓度为300 mg/L时杀菌率可达100%，70℃条件下杀菌剂FTY-3浓度为500 mg/L时杀菌率可达100%。

表5 70℃复合杀菌剂最佳配比确定正交实验

表6 各种杀菌剂在不同温度下的杀菌率（2周）

2.2.2 复合杀菌剂对硫化亚铁的溶解性能 复合型杀菌剂FTY-1在杀菌的同时，对因硫酸还原菌作用而产生的硫化亚铁有明显的溶垢效果，使用浓度为1 000 mg/L的复合杀菌剂将细菌培养瓶中被腐蚀变黑的铁钉恢复光亮（见图1）。

图1 长效杀菌剂杀菌及处理腐蚀产物的室内实验

3 现场实施及效果

根据东风港油田硫化氢产生的原因分析及室内研究结果，制定了区块水井、油井同时治理的技术对策，标本兼治，有效消除并抑制硫化氢。对水井采取源头治理，在注水站采用周期加药的方式去除井筒及注水系统内的硫酸盐还原菌，减少、消除硫化氢产生；对油井采取综合治理，先使用高效硫化氢吸收剂洗井，消除已产生的硫化氢，再采用高浓度的长效杀菌剂对近井低温地带及井筒进行杀菌。

3.1 水井治理

对东风港油田四个注水站投加复合长效杀菌剂，前期其投加浓度周期梯度变化，注水站治理实施前后效果对比（见表7）。

从表7中可以看出，硫化氢超标油井对应注水站注水中硫酸盐还原菌浓度明显降低，治理成效显著。

表7 部分注水站治理实施前后效果对比

表8 现场实施部分油井及前后效果对比

3.2 油井治理

在东风港油田先后开展了48井次高含硫化氢油井的治理工作，效果良好，硫化氢伴生气浓度大幅度下降，从措施前的240 mg/m3～9 800 mg/m3大部分降低至硫化氢安全临界浓度（30 mg/m3）以下，有效期已达半年以上，进一步证明了对硫化氢产生原因的分析（现场效果见表8）。

4 结论与认识

（1）东风港油田硫化氢产生的原因主要是由于硫酸盐还原菌滋生，硫酸盐还原菌的分布主要在注水系统、水井井筒及近井地带及油井井筒与近井地带内。

（2）研制的复合长效杀菌剂对硫酸盐还原菌具有良好的杀灭功能，有效期长、杀菌率高，适合于油水井中的杀菌。

（3）通过对东风港油田油水井的综合治理，有效的防治了硫化氢的产生，恢复了硫化氢超标油井的生产，为类似区块的硫化氢产生原因的分析及治理工作提供了成功的借鉴模板。

［1］ 严忠，等.油田次生硫化氢治理技术研究及应用［J］.石油与天然气化工，2010，39（6）：542-547.

［2］ 刘光成，等.渤海某油田硫化氢治理措施及效果［J］.油气田环境保护，2014，24（1）：20-23.

［3］ 刘洪玉，等.NO3-/NO2-对渤海湾油藏中硫酸盐还原菌SO42-还原活性的抑制效应［J］.应用生态学报，2014，25（8）：2369-2376.

［4］ 王瑞莲，等.硫酸盐还原菌控制技术在气田水处理中的应用探讨［J］.天然气勘探与开发，2014，37（1）：83-87.

［5］ 杨德玉，等.硝酸盐抑制油田采出水中硫酸盐还原菌活性研究［J］.环境科学，2014，35（1）：319-326.

［6］ 高建富，等.不同杀菌剂对硫酸盐还原菌杀菌能力评价［J］.工业用水与废水，2013，44（6）：53-56．

Cause analysis and preventive measures of H2S in Dongfenggang oilfield

ZHANG Jun
（Petroleum Engineering Technology Research Institute of Shengli Oilfield，Dongying Shandong 257000，China）

Hydrogen sulfide produced during oilfield exploration and development is a great hidden danger of safety production.Hydrogen sulfide produced in oil well workover and acidification brings threat to the staff's health,production of hydrogen sulfide associated with the production of oil wells can not be normal production and damages on downhole tools,storage and transportation pipeline and even stops and shuts down the wells.In Dongfenggang oilfield associated hydrogen sulfide concentration is up to 240 mg/m3～9 800 mg/m3,resulting in a large area of stop production,the total number of stop production wells reached 48.We clarified that hydrogen sulfide produced in Dongfenggang oilfield is caused by sulfate reducing bacteria breeding in the process of waterflooding.By synchronous governance to the oil and water wells,the concentration of hydrogen sulfide is reduced to below 30 mg/m3which is the standard of safety critical one,and the measure efficiency has been more than one year achieving good application effects.

hydrogen sulfide；sulfate reducing bacteria；preventive measures

TE988.2

A

1673-5285（2017）05-0057-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.05.013

2017－04-06

张君，女（1981-），工程师，工程硕士，2013年毕业于中国石油大学（华东）应用化学专业，从事油田开发及油层保护工作，邮箱：zjhhj@163.com。