徐麟博，雷富強(qiáng)，陳浩東，秦芳玲

（西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西省油氣田環(huán)境污染與儲(chǔ)層保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安710065）

在我國(guó)大多數(shù)油田產(chǎn)出液中均存在著大量的硫酸鹽還原菌（sulfate reduc-ing bacteria，簡(jiǎn)稱(chēng)SRB）[1]。腐蝕、結(jié)垢和阻塞是SRB大量繁殖對(duì)油田系統(tǒng)（油田管線、注水系統(tǒng)和地面工程）造成的三大主要危害，嚴(yán)重影響油田的生產(chǎn)安全，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。如何有效抑制或消除SRB對(duì)油田生產(chǎn)的危害一直是油氣田生產(chǎn)亟待解決的重要難題之一。國(guó)內(nèi)油田防治SRB的最主要手段是采用化學(xué)殺滅法[3]，即通過(guò)投加殺菌劑（主要包括戊二醛、丙烯醛、甲醛、季銨鹽類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)及其復(fù)配物等）殺死或抑制SRB的生長(zhǎng)和繁殖。反硝化控制SBR技術(shù)通過(guò)向油層或采出水中中加入合適的反硝化菌和硝酸鹽等物質(zhì)，利用反硝化細(xì)菌能夠優(yōu)先利用SRB賴(lài)以生存的主要碳源，如揮發(fā)性脂肪酸（VFA），從而迅速生長(zhǎng)繁殖，影響SRB還原硫酸鹽，達(dá)到抑制SRB的目的[4]。因此，反硝化抑制SRB是油氣田生產(chǎn)中SRB防治的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣闊的發(fā)展前景[5]。本文以硫酸鹽去除率及SRB含量為指標(biāo)，研究投加硝酸鹽或（和）接種反硝化細(xì)菌對(duì)油田采出水中SRB的抑制效果。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

本研究油田采出水來(lái)自陜西延長(zhǎng)石油公司靖邊采油廠；所用DNB菌株購(gòu)自陜西省微生物研究所。

采用《油田注入水細(xì)菌分析方法絕跡稀釋法》 （SY/T 0532-2012）對(duì)油田采出水中SRB的數(shù)量進(jìn)行測(cè)定。

采用離子色譜法對(duì)采出水中的硫酸鹽濃度進(jìn)行測(cè)定。

1.1 不同DNB接種量對(duì)SRB的抑制效果研究

在油田采出水中分別按2.5%、5%、10%和12.5%的接種量（體積分?jǐn)?shù)，下同）投加DNB（108 CFU/mL），恒溫（37℃）培養(yǎng)72h，測(cè)定采出水中的SRB數(shù)量和硫酸鹽濃度。以未接種DNB處理為對(duì)照，計(jì)算硫酸鹽去除率，研究DNB投加量對(duì)采出水中SRB的抑制作用。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。硫酸鹽去除率計(jì)算公式為：

其中：C為硫酸鹽去除率（%），D0為第0天采出水硫酸鹽質(zhì)量濃度（mg/L），D3為經(jīng)3天處理后采出水中的的硫酸鹽質(zhì)量濃度。

1.2 不同硝酸鹽投加量對(duì)SRB的抑制效果研究

在油田采出水中分別按20mg/L、40mg/L、60mg/L、80mg/L和100mg/L的接種量投加硝酸鈉（以硝酸根濃度計(jì)），恒溫（37℃）培養(yǎng)72h，測(cè)定采出水中的SRB數(shù)量和硫酸鹽濃度。以未接種硝酸鹽處理為對(duì)照，計(jì)算硫酸鹽去除率，研究硝酸鹽投加量對(duì)采出水中SRB的抑制作用。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

1.3 硝酸鹽與DNB聯(lián)合對(duì)SRB抑制效果研究

采用1.2和1.3中最佳硝酸鹽和DNB接種量同時(shí)作用于油田采出水，恒溫（37℃）培養(yǎng)72h，測(cè)定采出水中的SRB含量和硫酸鹽的濃度。以未接種硝酸鹽處理為對(duì)照，硫酸鹽去除率，研究硝酸鹽投加量對(duì)采出水中SRB的抑制作用。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同DNB接種量對(duì)采出水中SRB的抑制效果

表1為不同DNB接種量對(duì)油田采出水中硫酸鹽含量的影響結(jié)果。結(jié)果表明：采出水中的硫酸鹽濃度隨DNB接種量的增大呈先上升，后下降的趨勢(shì)，相應(yīng)的硫酸鹽去除率均有減弱；當(dāng)DNB接種體積比為5%時(shí)，采出水中硫酸鹽濃度為1608.4 mg/L，硫酸鹽去除率為6.8%，較對(duì)照處理減低了73.3%，表明在5%接種量條件下DNB對(duì)SRB的反硫化作用較其它處理具有較強(qiáng)的抑制作用；當(dāng)DNB接種量增大時(shí)采出水中的硝酸鹽快速消耗，DNB缺乏硝酸鹽電子受體，對(duì)SRB競(jìng)爭(zhēng)作用減弱[6]，SRB的反硫化作用加快，采出水中硫酸鹽濃度增大，故硫酸鹽去除率反而升高[7]。

表2為不同DNB接種量下采出水中的SRB數(shù)量，可以看出，SRB數(shù)量隨DNB接種量的增加呈先下降后增加的趨勢(shì)；當(dāng)DNB接種量為5%時(shí)，接種DNB對(duì)SRB數(shù)量的抑制作用明顯，其數(shù)量由原來(lái)的103～104個(gè)/mL降至10個(gè)/mL以?xún)?nèi)；當(dāng)DNB接種量繼續(xù)增大，造成采出水中硝酸鹽的快速消耗，而失去對(duì)SRB的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，故出現(xiàn)SRB的數(shù)量反而升高。

表1 不同DNB接種量對(duì)采出水中硫酸鹽濃度及其去除率的影響

表2 不同DNB接種量下對(duì)采出水中SRB的抑制

由上述分析可見(jiàn)，DNB對(duì)油田采出水中的SRB的數(shù)量和代謝具有較為明顯的抑制作用。

2.2 硝酸鹽濃度對(duì)采出水中SRB的抑制效果

表3為在投加不同硝酸鹽72h后油田采出水的硫酸鹽含量，可以看出，隨著硝酸鹽投加量的增大，采出水中的硫酸鹽含量基本呈不斷增大的趨勢(shì)，這可能是由于硝酸鹽濃度的增大有利于采出水中反硝化抑制SRB作用，從而使SRB的反硫化作用受到抑制[8]；在本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)硝酸鹽投加量為100 mg/L時(shí)，72h后采出水中的硫酸鹽含量為1590 mg/L，硫酸鹽去除率也最低，為7.8%。

表3 不同硝酸鹽投加量條件下下采出水的硫酸鹽濃度及及其去除率

表4為在投加硝酸鹽72h后采出水中的SRB數(shù)量，可以看出，在硝酸鹽投加量為20～80 mg/L時(shí)，各處理采出水中SRB數(shù)量在10～100個(gè)/mL，較其初始含量降低10～103個(gè)數(shù)量級(jí)；當(dāng)硝酸鹽投加量達(dá)100 mg/L時(shí)采出水中的SRB數(shù)量由原來(lái)的103～104個(gè)/L顯著降低至1～10個(gè)/L，表明此硝酸鹽濃度對(duì)采出水中的SRB有顯著的抑制作用，從而使其反硫化作用受到顯著抑制，采出水中硫酸鹽含量較高，相應(yīng)的硫酸鹽去除率也最低（見(jiàn)表4）。

表4 不同硝酸鹽投加量條件下采出水中SRB的數(shù)量

由上述分析可見(jiàn)，硝酸鹽對(duì)油田采出水中的SRB有明顯抑制作用，從而使其硫酸鹽還原作用可能受到抑制[8]。

2.3 DNB和硝酸鹽共同作用對(duì)SRB的抑制效果

表5為硝酸鹽（100mg/L）與DNB聯(lián)合作用后對(duì)油田采出水中硫酸鹽含量的影響。結(jié)果表明：DNB和硝酸鹽共同存在的情況下，采出水中的硫酸鹽去除率均較低，表明SRB的硫酸還原作用受到了顯著的抑制，且隨著DNB接種量的增大，采出水中的硫酸鹽去除率越低，這可能是由于在硝酸鹽含量較為充足的條件下，DNB和硝酸鹽對(duì)SRB的抑制作用有協(xié)同作用。因此，在100mg/L硝酸鹽與DNB接種量為12.5%共同作用對(duì)采出水中SRB的抑制作用最為顯著。

表5 DNB與硝酸鹽結(jié)合抑制下硫酸鹽濃度及其去除率

由表6可見(jiàn)，在硝酸鹽投加量為100mg/L條件下，接種DNB可顯著抑制SRB的生長(zhǎng)和繁殖，各處理的SRB數(shù)量均在1～10個(gè)/mL，較采出水初始SRB數(shù)量有顯著的降低，表明在充足硝酸鹽條件下下，DNB代謝硝酸鹽及其中間產(chǎn)物都對(duì)SRB有抑制作用[9]。

表6 硝酸鹽與DNB同時(shí)作用下的SRB數(shù)量

對(duì)比單獨(dú)投加硝酸鹽或接種DNB對(duì)采出水中SRB數(shù)量的抑制作用（分別見(jiàn)表2和表4）可以看出，硝酸鹽與DNB對(duì)油田采出水中的SRB有顯著的協(xié)同抑制作用。

3 結(jié)論

1）DNB對(duì)SRB具有顯著抑制作用，5%的DNB接種體積比可使SRB數(shù)量降至10個(gè)/mL。

2）在油田采出水中投加硝酸鹽可抑制SRB的反硫化作用，且隨著硝酸鹽投加量的增加，對(duì)采出水中的硫酸鹽還原作用的抑制效果越越顯著。

3）硝酸鹽和DNB對(duì)采出水中SRB協(xié)同抑制作用較它們單獨(dú)處理時(shí)更為顯著。