關于渤海某油田生產水系統硫化氫的分析治理

董波

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300450）

1 硫化氫成因分析

1.1 硫化氫形成機理

多數學者認為原油開采過程中所含的硫化氫的形成原因有以下三類：生物成因（微生物SRB硫酸鹽還原）、熱化學還原成因（TSR）、含硫化合物熱裂解（TDS）[1]。

生物成因：主要是由細菌硫酸鹽還原菌（SRB）對地層產出的水中硫酸鹽的還原作用產生硫化氫。它的形成需要油層埋深在比較淺的地層中，油層溫度小于100℃，而且生成的硫化氫的規模較小。

硫酸鹽熱化學還原：主要是由硫酸鹽在烴類和有機質參與下發生高溫化學還原作用產生硫化氫[1]。它的形成需要發于含有一定量的硫酸鹽的油藏中，地層溫度需要在100～140℃之間，生成的硫化氫含量高。

含硫化合物熱裂解：主要是由油藏中的不穩定含硫化合物在高溫條件下發生熱裂解反應生成水、殘渣和少量硫化氫。它的形成需要油藏中含有不穩定含硫化合物，油藏溫度一般在120～160℃之間。

1.2 渤海某油田硫化氫成因分析

該油田的油藏埋深在2200～3200m，存在三多：沉積相類型多，儲集層類型多，含油層位多，油層溫度在110～160℃，含硫量0.04%～0.17%，和硫化氫的形成機理進行對比分析，該油田硫化氫的形成原因可能是含硫化合物發生熱裂解導致。

流程硫化氫檢測過程中發現原油系統中的硫化氫含量低于水系統，主要是由于硫化氫氣體的比重為1.1895，比空氣重，并且它在水中的溶解度為2.6∶1[2]。因此當生產水進入水處理系統后壓力從原油系統的1600kPa驟降至106kPa時，除氣罐中大量的硫化氫氣體析出并聚集，硫化氫含量較高，如表1所示。

表1 流程節點硫化氫檢測數據

為保障人員設備安全，采取篩選藥劑，以加注脫硫劑的方式治理硫化氫，該方法工藝簡單，效果較好，現場應用廣泛。

2 藥劑實驗

2.1 藥劑篩選

為了方便驗證脫硫劑效果，試驗水樣選取油田的一級分離器水相生產水，其硫化氫含量為100ppm。用5L取樣桶器取水樣，加入100ppm脫硫劑樣品，搖勻密封靜置5min后用硫化氫檢測管檢測取樣桶中硫化氫的含量，其結果參見表2。

表2 脫硫劑試驗結果

由實驗結果可知，在同等加藥量的條件下，TS-7795的脫硫效果最佳。

2.2 配伍性評價

取篩選出的脫硫劑與破乳劑、緩蝕劑、清水劑、除鐵劑、殺菌劑、阻垢劑以及防蠟劑以1∶1的比例進行混合，靜置24h觀察混溶現象。脫硫劑與油田化學藥劑均無交聯和結塊沉淀現象的產生，配伍性良好。

3 現場試驗

3.1 硫化氫含量檢測數據與分析

對油田硫化氫含量檢測選擇了6個取樣點，分別是一級分離器、二級分離器、水力旋、除氣罐、清水緩沖罐以及回注水井。硫化氫含量監測持續周期為16d，共監測63組數據，結果如圖1，2所示。

圖1 油田水相硫化氫含量趨勢圖

圖1和圖2為硫化氫含量趨勢圖，從圖1中可以看出：加注脫硫劑TS-7795后，一級分離器、二級分離器、水力旋、除氣罐的硫化氫含量都有大幅度降低。由圖2可以直觀看出:在脫硫劑TS-7795最開始加注階段，流程中硫化氫含量較高，其原因是現場工藝參數未優化至最佳。但隨著脫硫劑加注量的優化，流程中的硫化氫含量逐漸降低，最終水相中的硫化氫含量小于等于20ppm，氣相中的硫化氫含量小于等于30ppm，達到脫硫劑實驗目標中流程中硫化氫含量不高于30ppm指標要求。

圖2 油田氣相硫化氫含量趨勢圖

硫化氫檢測數據表明：脫硫劑TS-7795對油田流程中的硫化氫有明顯的脫硫效果。

3.2 加藥量的確定

選取油田一級分離器、二級分離器、水力旋水相取樣點，除氣罐氣相取樣點，用5L取樣桶器取樣，用硫化氫檢測管檢測取樣桶中硫化氫的含量，根據脫硫劑TS-7795加注量的變化，其結果如圖3。

圖3 渤中26-2油田脫硫劑加藥量分析圖

由圖3可知：流程中的硫化氫含量隨著脫硫劑加入量的增加而逐漸降低，當TS-7795的加注濃度達到80ppm時，流程水相中的硫化氫含量不高于20ppm，除氣罐氣相硫化氫含量不高于30ppm；當TS-7795的加注濃度達到100ppm時，流程水相中的硫化氫含量不高于10ppm，除氣罐氣相硫化氫含量不高于20ppm，因此建議日常加注藥劑濃度不低于80ppm為佳。

4 結論和建議

1）該油田硫化氫成因主要是油藏中不穩定含硫化合物熱裂解產生。

2）篩選出的脫硫劑TS-7795在該油田呈現出良好的脫硫效果，原油流程水相中的硫化氫含量由加藥前的110ppm降至20ppm，氣相中的硫化氫含量由加藥前的350ppm降至30ppm。

3）脫硫劑TS-7795配伍性好，未對該油田生產流程造成負面影響。

4）根據油田生產流程中硫化氫的含量水平，建議脫硫劑TS-7795最佳加藥濃度為80ppm。

5）硫化氫的成功治理，保障了人員和設備安全，提供了安全可靠的環境。