CN103304035A - 一种陆上油藏采出水的酸化控制剂及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环境微生物技术领域，具体为一种主要基于微生物竞争抑制原理抑制硫酸盐还原菌(SRB)引起的陆上油藏采出水的酸化控制剂及其使用方法。抑制剂为硝酸盐和亚硝酸盐等复配的混剂，通过选择性地激活异养反硝化菌和自养硝酸盐还原-硫化物氧化菌的活性，控制硫酸盐还原菌的活性。本发明制剂环境友好，对于去除H2S，降低硫酸盐还原菌活性具有快速、高效的特点，有望取代物理、化学杀菌法用于油田采出水酸化控制。

Description

一种陆上油藏采出水的酸化控制剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及环境微生物技术领域，具体为一种主要基于微生物竞争抑制原理抑制硫酸盐还原菌引起的陆上油藏采出水的酸化控制剂及其使用方法。
背景技术
向油藏(oil reservoir)中注水维持地层压力以提高原油采收率是一种最重要的石油开采技术。油藏采出液(原油和注入水等的混合物)在地面系统中得以实现原油和水的有效分离。一般而言，陆上油田地面水处理系统的水力停留时间多为24-48小时，且注入水中常含有硫酸盐或其他含硫化合物，促进硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria，SRB)的生长和代谢，产生大量硫化氢(H2S)，简称为采出水的酸化(souring)。
采出水酸化可引发一系列的生产和环境问题，比如微生物腐蚀、H2S中毒、地层堵塞、原油品质下降等。目前，我国几乎所有油田均存在由SRB引起的采出水酸化的问题，为石油工业的发展带来了巨大挑战。
目前，石油行业控制采出水酸化的方法主要是物理、化学杀菌法，即通过紫外线杀菌或使用化学杀菌剂来“杀灭SRB”。但是，这些方法存在明显的缺点：(1)成本高。紫外杀菌、化学杀菌剂的使用短期内虽然能够明显降低SRB的数量，但其成本较高，平均每处理1立方米的采出水费用≥1.5元；(2)效果不理想。采出水中SRB种类多样，代谢途径复杂，有很多SRB通过产生芽孢或生物膜(biofilm)以抵抗紫外线或化学杀菌剂对其自身的破坏；(3)化学杀菌剂多为有毒化合物，长期使用会引发环境污染等问题；(4)物理、化学杀菌法虽然可以在一定程度上减少SRB的数量，但是无法消除环境中已经生成的H2S。因此，寻求更经济有效，且对环境友好的酸化控制技术具有迫切的需求。
近年来，通过生物竞争抑制原理调控SRB活性而非简单杀灭的理念逐渐受到重视。微生物法调控SRB的代谢主要是通过刺激采出水中存在的(不占优势)反硝化细菌活性来与SRB竞争有机碳源。此外，有些自养反硝化细菌可以在合适的条件下将环境中已有的H2S氧化，因而可消除SRB的危害。与物理及化学方法相比，生物控制法更为经济、有效，且几乎无环境污染。
从热力学角度而言，当环境中同时存在硫酸盐和硝酸盐时，厌氧微生物倾向于优先利用硝酸盐作为电子受体进行代谢，即硝酸盐还原作用先于硫酸盐还原过程。通过选择性地激活异养反硝化菌和自养硝酸盐还原-硫化物氧化菌的活性，可以很好地控制SRB的活性，并消除其危害。但是能否筛选到具有高效促进反硝化细菌活性且费用低廉的SRB抑制剂是能否成功地控制采出水酸化的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效、经济的以硝酸盐为基础的陆上油藏采出水的酸化控制剂及其使用方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种陆上油藏采出水的酸化控制剂，抑制剂为硝酸盐和亚硝酸盐复配的混剂，进而利用硝酸盐作为电子受体进行代谢，通过选择性地激活异养反硝化菌和自养硝酸盐还原-硫化物氧化菌的活性，控制SRB的活性。抑制剂按摩尔浓度计，2.0-10.0NaNO3，0.5-6.0NaNO2，0.03-1.5(NH4)2HPO4，1.0-5.5NaMoO4，0.01-0.5KCl，0.03-0.8NaCl，0.002-0.5MgSO4·7H2O和0.05-0.5KH2PO4。抑制剂按摩尔浓度计，2.9NaNO3，1.3NaNO2，0.03(NH4)2HPO4，1.0NaMoO4，0.01KCl，0.03NaCl，0.002MgSO4·7H2O和0.05KH2PO4。
陆上油藏采出水的酸化控制剂的使用方法，所述抑制剂的浓度根据采出水的H2S浓度进行添加：
采出水的H2S浓度≤20mg/L，抑制剂的最大使用量为30％(m/v)；
20mg/L≤采出水的H2S浓度≤500mg/L，抑制剂的最大使用量为60％(m/v)；
采出水的H2S浓度≥500mg/L时，抑制剂的最大使用量为90％(m/v)。所述抑制剂的投加点可以为陆上油田采出水地面处理工艺的各个节点。将所述抑制剂采用蠕动泵持续加入至采出井物理距离最近的油水分离器进水口。
本发明原理：当环境中同时存在硫酸盐和硝酸盐时，厌氧微生物倾向于优先利用硝酸盐作为电子受体进行代谢，即硝酸盐还原作用先于硫酸盐还原过程。通过选择性地激活异养反硝化菌和自养硝酸盐还原-硫化物氧化菌的活性，可以很好地控制SRB的活性，并消除其危害。
本发明的有益效果：本发明提供了一种效率高、操作简易的采出水酸化控制剂及使用方法，该发明要点是依据H2S浓度选择抑制剂的使用量。另外本发明制剂环境友好，对于去除H2S，降低硫酸盐还原菌活性具有快速、高效的特点，有望取代物理、化学杀菌法用于油田采出水酸化控制。
附图说明
图1为本发明实施例提供的工艺流程图。其中，1.采出井；2.计量间；3.三相分离器；4.错流油水分离器；5.电脱水器；6.一级油水分离器；7.二级油水分离器；8.第一缓冲罐；10第二缓冲罐；；12第三缓冲罐；9.第一滤罐；11.第二滤罐；13.注入井；14.天然气集输管线；15.原油收集管线.“↓”抑制剂投加位点。
具体实施方式
本发明的具体操作过程包括抑制剂制备和投加两个部分。在制备步骤中，需保证各个组分要均匀混合；而投加步骤中，要依据采出水中硫化氢浓度确定抑制剂的投加量，投加位点选取油藏采出水地面处理系统中离采油井物理距离最近的油水分离器入水口为最佳。
实施例1
抑制剂为硝酸盐和亚硝酸盐复配的混剂，通过选择性地激活异养反硝化菌和自养硝酸盐还原-硫化物氧化菌的活性，控制SRB的活性。具体为，按摩尔浓度计，2.9NaNO3，1.3NaNO2，0.03(NH4)2HPO4，1.0NaMoO4，0.01KCl，0.03NaCl，0.002MgSO4·7H2O和0.05KH2PO4。
使用方法：依据采出水中硫化氢浓度将30％(m/v)的上述抑制剂投加至某油田采出水处理系统中，24h内采出水中H2S浓度由20mg/L降至0.5mg/L以下，经过连续3个月以上的监测，H2S浓度一直维持在0.5mg/L以下，且SRB的数量由104cell/ml降低至102cell/ml以内。处理每立方米采出水的费用低于0.5元。
实施例2
抑制剂为硝酸盐和亚硝酸盐复配的混剂，通过选择性地激活异养反硝化菌和自养硝酸盐还原-硫化物氧化菌的活性，控制SRB的活性。具体为，按摩尔浓度计，2.9NaNO3，1.3NaNO2，0.03(NH4)2HPO4，1.0NaMoO4，0.01KCl，0.03NaCl，0.002MgSO4·7H2O和0.05KH2PO4。
使用方法：依据采出水中硫化氢浓度(150mg/L)将60％(m/v)的上述抑制剂投加至某油田采出水处理系统中，30h内采出水中H2S浓度由150mg/L降至4.5mg/L以下，经过连续3个月以上的监测，H2S浓度一直维持在4.5mg/L以下，且SRB的数量由105cell/ml降低至102cell/ml以内。处理每立方米采出水的费用低于1.0元。
实施例3
抑制剂为硝酸盐和亚硝酸盐复配的混剂，通过选择性地激活异养反硝化菌和自养硝酸盐还原-硫化物氧化菌的活性，控制SRB的活性。具体为，按摩尔浓度计，2.0NaNO3，6.0NaNO2，1.5(NH4)2HPO4，5.5NaMoO4，0.5KCl，0.8NaCl，0.5MgSO4·7H2O和0.5KH2PO4。
实施例4
抑制剂为硝酸盐和亚硝酸盐复配的混剂，通过选择性地激活异养反硝化菌和自养硝酸盐还原-硫化物氧化菌的活性，控制SRB的活性。具体为，按摩尔浓度计，10NaNO3，4.0NaNO2，0.5(NH4)2HPO4，2NaMoO4，0.05KCl，0.5NaCl，0.1MgSO4·7H2O和0.2KH2PO4。
实施例5
抑制剂为硝酸盐和亚硝酸盐复配的混剂，通过选择性地激活异养反硝化菌和自养硝酸盐还原-硫化物氧化菌的活性，控制SRB的活性。具体为，按摩尔浓度计，4NaNO3，2NaNO2，0.5(NH4)2HPO4，3NaMoO4，0.08KCl，0.2NaCl，0.1MgSO4·7H2O和0.3KH2PO4。

Claims (6)

1.一种陆上油藏采出水的酸化控制剂，其特征在于：抑制剂为硝酸盐和亚硝酸盐复配的混剂，进而利用硝酸盐作为电子受体进行代谢，通过选择性地激活异养反硝化菌和自养硝酸盐还原-硫化物氧化菌的活性，控制SRB的活性。
2.按权利要求1所述的陆上油藏采出水的酸化控制剂，其特征在于：抑制剂按摩尔浓度计，2.0-10.0NaNO3，0.5-6.0NaNO2，0.03-1.5(NH4)2HPO4，1.0-5.5NaMoO4，0.01-0.5KCl，0.03-0.8NaCl，0.002-0.5MgSO4·7H2O和0.05-0.5KH2PO4。
3.按权利要求2所述的陆上油藏采出水的酸化控制剂，其特征在于：抑制剂按摩尔浓度计，2.9NaNO3，1.3NaNO2，0.03(NH4)2HPO4，1.0NaMoO4，0.01KCl，0.03NaCl，0.002MgSO4·7H2O和0.05KH2PO4。
4.一种权利要求1所述的陆上油藏采出水的酸化控制剂的使用方法，其特征在于：所述抑制剂的浓度根据采出水的H2S浓度进行添加：
采出水的H2S浓度≤20mg/L，抑制剂的最大使用量为30％(m/v)；
20mg/L≤采出水的H2S浓度≤500mg/L，抑制剂的最大使用量为60％(m/v)；
采出水的H2S浓度≥500mg/L时，抑制剂的最大使用量为90％(m/v)。
5.按权利要求4所述的陆上油藏采出水的酸化控制剂的使用方法，其特征在于：所述抑制剂的投加点可以为陆上油田采出水地面处理工艺的各个节点。
6.按权利要求5所述的陆上油藏采出水的酸化控制剂的使用方法，其特征在于：将所述抑制剂采用蠕动泵持续加入至采出井物理距离最近的油水分离器进水口。
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