東風(fēng)港油田硫化氫產(chǎn)生原因分析及防治措施

張君

（中石化勝利油田石油工程技術(shù)研究院，山東東營 257000）

東風(fēng)港油田硫化氫產(chǎn)生原因分析及防治措施

張君

（中石化勝利油田石油工程技術(shù)研究院，山東東營 257000）

油田勘探開發(fā)過程中產(chǎn)生的硫化氫是安全生產(chǎn)的極大隱患。在油水井修井、酸化等作業(yè)過程中產(chǎn)生的硫化氫對(duì)工作人員的身體健康造成了威脅，在生產(chǎn)過程中伴生的硫化氫導(dǎo)致油井無法正常生產(chǎn)，硫化氫對(duì)井下工具、儲(chǔ)運(yùn)管道等腐蝕破壞，甚至造成油井停井、關(guān)井。東風(fēng)港油田硫化氫伴生氣濃度高達(dá)240 mg/m3～9 800 mg/m3，造成大面積油井停產(chǎn)，總停產(chǎn)井?dāng)?shù)達(dá)到48口。本文分析東風(fēng)港油田硫化氫產(chǎn)生的原因?yàn)樽⑺^程中滋生的硫酸鹽還原菌造成，通過對(duì)油水井的同時(shí)治理，使得硫化氫超標(biāo)油井伴生硫化氫降低至安全臨界濃度30 mg/m3以下，措施有效率已達(dá)一年以上，取得了良好的應(yīng)用效果。

硫化氫；硫酸鹽還原菌；防治

硫化氫是僅次于氰化物的劇毒物，在油水井生產(chǎn)作業(yè)過程中產(chǎn)生的硫化氫不僅會(huì)造成金屬設(shè)備腐蝕破壞，嚴(yán)重影響油田正常生產(chǎn)，而且在修井、酸化等作業(yè)過程中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員身體健康，甚至生命造成極大的威脅。

勝利油田東勝公司無棣分公司東風(fēng)港油田72口油井檢測(cè)出48口硫化氫含量嚴(yán)重超標(biāo)，硫化氫濃度達(dá)240 mg/m3～9 800 mg/m3。采取氫氧化鈉等強(qiáng)堿液周期性洗井方式治理硫化氫超標(biāo)油井，作業(yè)后硫化氫濃度回升快，平均有效期不到2個(gè)月，導(dǎo)致重復(fù)多次作業(yè)，增加作業(yè)成本；另外氫氧化鈉等強(qiáng)堿液腐蝕性較強(qiáng)，洗井后返排的堿液處理困難，容易對(duì)環(huán)境造成二次傷害。從安全環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的角度考慮，硫化氫超標(biāo)油井只能暫時(shí)停井，整個(gè)油區(qū)開井率不足40%，嚴(yán)重影響了油區(qū)產(chǎn)量[1-2]。

1 東風(fēng)港油田硫化氫產(chǎn)生原因分析

1.1 東風(fēng)港油田硫化氫產(chǎn)生原因分析

東風(fēng)港油田早期以彈性開發(fā)為主，開發(fā)過程中未見硫化氫氣體伴生，自2008年整體注水開發(fā)以來，陸續(xù)在油井上作業(yè)時(shí)，以及生產(chǎn)井抽查過程中，檢測(cè)到井口有硫化氫氣體產(chǎn)出。通過分析硫化氫超標(biāo)油井的巖心及該地區(qū)的錄井資料后發(fā)現(xiàn)這些井無或很少含膏鹽地層，排除地層本身產(chǎn)生硫化氫的可能。對(duì)這些油井對(duì)應(yīng)的水井井口水樣進(jìn)行檢測(cè)（見表1），結(jié)果顯示注水井井口的水樣中硫酸根離子的含量在500 mg/L以上，地層水中的硫酸根離子含量為48.34 mg/L，注入水中的硫酸根離子大幅度增多，給硫酸鹽還原菌的滋生提供了物質(zhì)條件，形成硫酸鹽還原菌滋生富集的環(huán)境，產(chǎn)生硫化氫氣體。

表1 車272-X2井地層水水質(zhì)分析表

1.2 硫酸鹽還原菌滋生部位分析

東風(fēng)港油田屬深井低滲透油藏，地溫為120℃～140℃，在地層溫度下硫酸鹽還原菌無法存活，因此推測(cè)硫酸鹽還原菌主要存在于水井井筒及近井低溫地帶、油井井筒內(nèi)及近井低溫地帶。油井中由于定期檢泵作業(yè)，外來流體會(huì)在井筒中帶入硫酸鹽還原菌，并提供適合的溫度、營養(yǎng)源等外在條件，適合于硫酸鹽還原菌的滋生[3-6]。對(duì)東風(fēng)港油田五口硫化氫產(chǎn)出井取樣分析，五口油井均不同程度的存在硫酸鹽還原菌，地層水中硫酸鹽還原菌的濃度為650～1 100個(gè)/毫升，證實(shí)了油井中滋生硫酸鹽還原菌造成硫化氫伴生（見表2）。

2 東風(fēng)港油田硫化氫治理室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及對(duì)策

2.1 新型綠色復(fù)合長效殺菌劑的研制

對(duì)于硫酸鹽還原菌的治理是長期的過程，尤其對(duì)于水井治理，長期的外來流體進(jìn)入井筒及近井地帶，會(huì)不斷地帶入新的硫酸鹽還原菌源，因此需要研制出能夠長期有效的殺菌劑。在考慮環(huán)境、價(jià)格、安全、作用機(jī)理等諸多因素的情況下，最終選定三種復(fù)配方案，將每種復(fù)方中起決定作用的成分進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)及單因子實(shí)驗(yàn)，可以得到每種復(fù)方的最終配比。

表2 地層水中硫酸鹽還原菌的濃度

表3 30℃復(fù)合殺菌劑最佳配比確定正交實(shí)驗(yàn)

表4 50℃復(fù)合殺菌劑最佳配比確定正交實(shí)驗(yàn)

低溫殺菌劑復(fù)配目的在于提高殺菌劑的長效性，由一種主藥和一種輔藥組成，藥劑選擇9種配比，評(píng)價(jià)長效殺菌率（見表3）。

中高溫復(fù)合殺菌劑最佳配比確定正交實(shí)驗(yàn)（見表4），選擇殺菌劑的最佳組成為A3B3C2。

高溫復(fù)合殺菌劑最佳配比確定正交實(shí)驗(yàn)（見表5），選擇殺菌劑的最佳組成為A3B3C3D1。

2.2 復(fù)合長效殺菌劑效果評(píng)價(jià)

分別對(duì)研制的30℃復(fù)合殺菌劑FTY-1、50℃復(fù)合殺菌劑FTY-2、70℃復(fù)合殺菌劑FTY-3進(jìn)行效果評(píng)價(jià)。

2.2.1 殺菌劑不同濃度殺菌效果評(píng)價(jià) 對(duì)復(fù)合殺菌劑FTY-1、FTY-2、FTY-3進(jìn)行不同濃度殺菌效果評(píng)價(jià)（見表6）。

從表6可以看出30℃條件下殺菌劑FTY-1濃度為300 mg/L時(shí)殺菌率可達(dá)100%，50℃條件下殺菌劑FTY-2濃度為300 mg/L時(shí)殺菌率可達(dá)100%，70℃條件下殺菌劑FTY-3濃度為500 mg/L時(shí)殺菌率可達(dá)100%。

表5 70℃復(fù)合殺菌劑最佳配比確定正交實(shí)驗(yàn)

表6 各種殺菌劑在不同溫度下的殺菌率（2周）

2.2.2 復(fù)合殺菌劑對(duì)硫化亞鐵的溶解性能 復(fù)合型殺菌劑FTY-1在殺菌的同時(shí)，對(duì)因硫酸還原菌作用而產(chǎn)生的硫化亞鐵有明顯的溶垢效果，使用濃度為1 000 mg/L的復(fù)合殺菌劑將細(xì)菌培養(yǎng)瓶中被腐蝕變黑的鐵釘恢復(fù)光亮（見圖1）。

圖1 長效殺菌劑殺菌及處理腐蝕產(chǎn)物的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施及效果

根據(jù)東風(fēng)港油田硫化氫產(chǎn)生的原因分析及室內(nèi)研究結(jié)果，制定了區(qū)塊水井、油井同時(shí)治理的技術(shù)對(duì)策，標(biāo)本兼治，有效消除并抑制硫化氫。對(duì)水井采取源頭治理，在注水站采用周期加藥的方式去除井筒及注水系統(tǒng)內(nèi)的硫酸鹽還原菌，減少、消除硫化氫產(chǎn)生；對(duì)油井采取綜合治理，先使用高效硫化氫吸收劑洗井，消除已產(chǎn)生的硫化氫，再采用高濃度的長效殺菌劑對(duì)近井低溫地帶及井筒進(jìn)行殺菌。

3.1 水井治理

對(duì)東風(fēng)港油田四個(gè)注水站投加復(fù)合長效殺菌劑，前期其投加濃度周期梯度變化，注水站治理實(shí)施前后效果對(duì)比（見表7）。

從表7中可以看出，硫化氫超標(biāo)油井對(duì)應(yīng)注水站注水中硫酸鹽還原菌濃度明顯降低，治理成效顯著。

表7 部分注水站治理實(shí)施前后效果對(duì)比

表8 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施部分油井及前后效果對(duì)比

3.2 油井治理

在東風(fēng)港油田先后開展了48井次高含硫化氫油井的治理工作，效果良好，硫化氫伴生氣濃度大幅度下降，從措施前的240 mg/m3～9 800 mg/m3大部分降低至硫化氫安全臨界濃度（30 mg/m3）以下，有效期已達(dá)半年以上，進(jìn)一步證明了對(duì)硫化氫產(chǎn)生原因的分析（現(xiàn)場(chǎng)效果見表8）。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）東風(fēng)港油田硫化氫產(chǎn)生的原因主要是由于硫酸鹽還原菌滋生，硫酸鹽還原菌的分布主要在注水系統(tǒng)、水井井筒及近井地帶及油井井筒與近井地帶內(nèi)。

（2）研制的復(fù)合長效殺菌劑對(duì)硫酸鹽還原菌具有良好的殺滅功能，有效期長、殺菌率高，適合于油水井中的殺菌。

（3）通過對(duì)東風(fēng)港油田油水井的綜合治理，有效的防治了硫化氫的產(chǎn)生，恢復(fù)了硫化氫超標(biāo)油井的生產(chǎn)，為類似區(qū)塊的硫化氫產(chǎn)生原因的分析及治理工作提供了成功的借鑒模板。

［1］ 嚴(yán)忠，等.油田次生硫化氫治理技術(shù)研究及應(yīng)用［J］.石油與天然氣化工，2010，39（6）：542-547.

［2］ 劉光成，等.渤海某油田硫化氫治理措施及效果［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2014，24（1）：20-23.

［3］ 劉洪玉，等.NO3-/NO2-對(duì)渤海灣油藏中硫酸鹽還原菌SO42-還原活性的抑制效應(yīng)［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，25（8）：2369-2376.

［4］ 王瑞蓮，等.硫酸鹽還原菌控制技術(shù)在氣田水處理中的應(yīng)用探討［J］.天然氣勘探與開發(fā)，2014，37（1）：83-87.

［5］ 楊德玉，等.硝酸鹽抑制油田采出水中硫酸鹽還原菌活性研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2014，35（1）：319-326.

［6］ 高建富，等.不同殺菌劑對(duì)硫酸鹽還原菌殺菌能力評(píng)價(jià)［J］.工業(yè)用水與廢水，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

張君，女（1981-），工程師，工程碩士，2013年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，從事油田開發(fā)及油層保護(hù)工作，郵箱：zjhhj@163.com。