劉靜

（大慶油田呼倫貝爾分公司， 黑龍江 大慶 163453）

回注水中的細(xì)菌包括硫酸鹽還原菌（SRB）、 腐生菌（TGB）和鐵細(xì)菌（IB）是影響回注水水質(zhì)的重要因素， 尤其是SRB， 不僅加劇設(shè)備和管線的腐蝕，降低聚合物溶液粘度， 而且堵塞地層。 油田常用的殺菌技術(shù)從原理角度可分為物理殺菌和化學(xué)殺菌2類， 其中物理殺菌方式主要包括紫外線殺菌［1-2］、lemup 殺菌［3］和變頻脈沖殺菌［4］； 化學(xué)殺菌即采用殺菌劑滅菌， 包括季銨鹽類、 液氯、 次氯酸鈉和二氧化氯等［5-9］。 大慶油田開發(fā)初期在處理水驅(qū)采出水時曾普遍采用季銨鹽類殺菌劑， 但是目前隨著化學(xué)驅(qū)開發(fā)的不斷深入， 聚驅(qū)采出水和三元復(fù)合驅(qū)采出水中含有聚合物即聚丙烯酰胺， 考慮到藥劑配伍性， 目前主要使用有機溴類殺菌劑， 在現(xiàn)場使用時分為高濃度和普通殺菌劑2 種。 近些年， 各油田針對采出水殺菌技術(shù)開展了各方面的研究， 公開報道的內(nèi)容包括： 一是通常研究單獨的物理或者化學(xué)殺菌技術(shù)； 二是對于滅菌效果的驗證位置往往只監(jiān)測到殺菌裝置出口， 并不是更具客觀意義的注水井口； 三是對油田采出水中整體的細(xì)菌分布， 多種殺菌技術(shù)聯(lián)合使用的綜合性研究少見報道。 然而， 隨著油田開發(fā)進(jìn)入高含水期后， 采出水水量逐年增多， 如何聯(lián)合使用多種殺菌技術(shù)， 在保障水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的前提下進(jìn)一步降低生產(chǎn)運行成本將成為油田采出水殺菌技術(shù)的關(guān)鍵問題。

為此， 本文首先以大慶油田水處理站的現(xiàn)場監(jiān)測和水質(zhì)統(tǒng)計大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)， 宏觀分析水質(zhì)中細(xì)菌情況， 確定滅菌重點； 然后通過現(xiàn)場試驗研究， 量化物理殺菌、 化學(xué)殺菌和聯(lián)合殺菌在水處理站出口以及注水井口的滅菌效果差異； 最終， 通過總結(jié)分析， 推薦出適用于大慶油田采出水的殺菌技術(shù)。

1 采出水中的細(xì)菌情況

1.1 回注水的細(xì)菌控制指標(biāo)

大慶油田回注水控制指標(biāo)采用QS／Y DQ0605-2006《大慶油田油藏水驅(qū)注水水質(zhì)指標(biāo)及分析方法》， 其中細(xì)菌類水質(zhì)控制指標(biāo)詳見表1 和表2，可見3 種細(xì)菌中對SRB 的控制最嚴(yán)格， 低滲透回注指標(biāo)較高滲透回注指標(biāo)嚴(yán)格， 不含聚采出水較含聚嚴(yán)格。

表1 大慶油田含聚合物污水注水水質(zhì)控制指標(biāo)Tab. 1 Water quality control indexes of polymer-containing sewage reinjection in Daqing Oilfield

表2 大慶油田不含聚合物污水注入水水質(zhì)控制指標(biāo)Tab. 2 Water quality control indexes of polymer-without sewage reinjection in Daqing Oilfield

1.2 細(xì)菌的分布和處理概況

根據(jù)多站現(xiàn)場監(jiān)測和統(tǒng)計情況， 大慶油田各類水質(zhì)的來水中細(xì)菌含量詳見表3， 各類處理站出水細(xì)菌達(dá)標(biāo)率統(tǒng)計詳見表4。

由表3 可見， 聚驅(qū)采出水細(xì)菌最多， 水驅(qū)采出水較多， 地面污水少， 地下水痕跡。

由表4 可見， SRB 方面聚驅(qū)和水驅(qū)采出水存在部分不達(dá)標(biāo)情況， 地下水和地面污水基本全部達(dá)標(biāo)； TGB 和IB 在所有水質(zhì)中均易于達(dá)標(biāo)。

表3 大慶油田各類水質(zhì)的來水細(xì)菌含量情況Tab. 3 Bacteria content in all kinds of incoming sewage of Daqing oilfield

綜上所述， 一是從各類水處理站濾后水質(zhì)角度看， 聚驅(qū)采出水和水驅(qū)采出水達(dá)標(biāo)率有待提高， 是殺菌技術(shù)的重點研究水質(zhì)； 二是從細(xì)菌種類看， 由于SRB 危害最嚴(yán)重、 生產(chǎn)站處理后水質(zhì)SRB 存在部分不達(dá)標(biāo)情況， 并且大慶油田對于SRB 的控制指標(biāo)最嚴(yán)格， 因此SRB 是殺菌技術(shù)的重點研究菌類。

表4 大慶油田各類處理站濾后水質(zhì)細(xì)菌達(dá)標(biāo)率Tab. 4 Qualified rate of bacteria in treated water of various treatment stations of Daqing oilfield

2 現(xiàn)場試驗

2.1 某聚驅(qū)采出水普通處理站

該站設(shè)計規(guī)模為3.0×104m3／d， 實際處理量平均為2.0×104m3／d， 負(fù)荷率為67%， 來水中聚合物平均質(zhì)量濃度為225 mg／L， 采出水處理后回注高滲透油層（要求SRB 含量≤102個／mL， TGB 含量和IB含量＜105個／mL）， 主體處理工藝為來水→氣浮沉降→溶氣泵氣浮→石英砂-磁鐵礦雙層濾料濾罐→lemup 殺菌（可超越） →凈化水罐→外輸→注水站→注水井口。 其中l(wèi)emup 殺菌裝置位于凈化水罐前， 加藥口位于氣浮沉降罐前、 溶氣泵氣浮后和外輸口3 處， 生產(chǎn)中周期沖擊性投加高濃度有機溴類殺菌劑， 每次投加時間8 h， 加藥量為3.0 mg／L。 根據(jù)監(jiān)測結(jié)果， 該站來水SRB 含量為2.5×102～2.5×103個／mL， 大多為2.5×102個／mL。

（1） 第一階段空白試驗

該階段不使用lemup 殺菌裝置， 不加殺菌劑，細(xì)菌含量見表5。

由表5 可見， ①該站來水SRB 初始含量不高，但是隨著工藝流程逐級處理， 在無抑菌措施的情況下SRB 含量呈各級無規(guī)律變化且整體上漲趨勢，這主要是因為SRB 屬于厭氧菌， 其最有利的生存環(huán)境多位于缺氧的死水區(qū)或沉積物區(qū)， 油田采出水處理大多工藝環(huán)節(jié)為密閉流程利于SRB 大量繁殖；②SRB 在外輸口處存在部分超標(biāo)情況， 隨著繼續(xù)向注水井遷移， SRB 繼續(xù)繁殖已全部超標(biāo)； ③該站來水的TGB 和IB 含量較少， 雖然未采用滅菌措施， 且經(jīng)過逐級繁殖略有增長， 但在末端注水井口仍全部達(dá)標(biāo)， 這主要是因為對這2 種細(xì)菌的控制標(biāo)準(zhǔn)較為寬松。

表5 某聚驅(qū)采出水處理站空白試驗細(xì)菌含量Tab. 5 Bacteria content of a polymer flooding produced water treament station when blank test is taken 個·mL-1

（2） 第二階段單獨物理殺菌

該階段使用lemup 殺菌裝置， 不加殺菌劑，SRB 含量見表6。

由表6 可見， lemup 殺菌裝置滅菌效果明顯， 在裝置出口處SRB 含量始終達(dá)標(biāo)甚至達(dá)到痕跡， 外輸口雖有所上漲但始終達(dá)標(biāo)， 然而注水井口全部超標(biāo)。

（3） 第三階段單獨化學(xué)殺菌

該階段不使用lemup 殺菌裝置， 沖擊投加殺菌劑1 次， SRB 含量見表7。

由表7 可見， 投加化學(xué)殺菌劑后外輸口SRB含量連續(xù)3 d 達(dá)標(biāo)， 第4 天超標(biāo)； 注水井口SRB 含量僅1 d 達(dá)標(biāo)， 從第2 天起超標(biāo)。

（4） 第四階段聯(lián)合殺菌

該階段使用lemup 殺菌裝置并同時沖擊投加殺菌劑1 次， SRB 含量見表8。

表6 某聚驅(qū)采出水處理站使用lemup 殺菌裝置時SRB 含量Tab. 6 SRB content of a polymer flooding produced water treatment station when using lemup sterilization device for sterilization個·mL-1

表7 某聚驅(qū)采出水處理站加殺菌劑試驗時SRB 含量Tab. 7 SRB content of a polymer flooding produced water treatment station when adding bactericide for sterilization 個·mL-1

表8 某聚驅(qū)采出水處理站聯(lián)合使用物理殺菌裝置和化學(xué)殺菌時SRB 含量Tab. 8 SRB content of a polymer flooding produced water treatment station when using physical-chemical combined sterilization device 個·mL-1

由表8 可見， 聯(lián)合使用化學(xué)殺菌和物理殺菌后， 外輸口SRB 含量連續(xù)5 d 達(dá)標(biāo)， 第6 天超標(biāo)；注水井口SRB 含量連續(xù)3 d 達(dá)標(biāo)， 第4 天超標(biāo)。

2.2 某水驅(qū)采出水深度處理站

該站設(shè)計規(guī)模為5.0×103m3／d， 實際處理量平均為3.2 × 103m3／d， 負(fù)荷率為64%， 采出水處理后回注低滲透油層（要求SRB 含量≤25 個／mL，TGB 含量和IB 含量＜103個／mL）， 主體處理工藝為來水→自然沉降→混凝沉降→一次過濾→二次過濾→凈化水罐→外輸→注水站→注水井口。 其中紫外殺菌裝置位于凈化水罐前， 加藥口位于自然沉降前， 生產(chǎn)中連續(xù)投加普通有機溴類殺菌劑， 加藥量為40 ～60 mg／L。 根據(jù)監(jiān)測結(jié)果， 該站來水SRB 含量為6.0×101～2.5×103個／mL， 大多為2.5×102個／mL。

（1） 第一階段空白試驗

該階段不使用紫外殺菌裝置， 不加殺菌劑，SRB 含量見表9。

由表9 可見， SRB 含量在水處理系統(tǒng)中呈上升趨勢， 到達(dá)外輸口和注水井口時均已全部超標(biāo)。

（2） 第二階段單獨物理殺菌

該階段使用紫外殺菌裝置， 不加殺菌劑， SRB含量見表10。

由表10 可見， 紫外殺菌裝置滅菌效果明顯，在裝置出口處SRB 含量始終達(dá)標(biāo)， 但外輸口已出現(xiàn)部分超標(biāo)情況， 注水井口全部超標(biāo)。

（3） 第三階段單獨化學(xué)殺菌

該階段不使用紫外殺菌， 連續(xù)投加普通有機溴類殺菌劑， 加藥量為60 mg／L， SRB 含量見表11。

由表11 可見， 投加化學(xué)殺菌劑后外輸口和注水井口SRB 含量均呈現(xiàn)不穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的情況。

（4） 第四階段聯(lián)合殺菌

該階段使用紫外殺菌裝置并同時連續(xù)投加殺菌劑， 加藥量降低為40 mg／L， SRB 含量見表12。

由表12 可見， 聯(lián)合使用化學(xué)殺菌和物理殺菌后， 外輸口和注水井口SRB 含量在試驗期內(nèi)持續(xù)達(dá)標(biāo)。

表9 某水驅(qū)采出水處理站空白試驗SRB 含量Tab. 9 SRB content of a water flooding produced watertreatment station when blank test is taken 個·mL-1

表10 某水驅(qū)采出水處理站使用紫外殺菌時SRB 含量Tab. 10 SRB content of a water flooding produced water treatment station when using ultraviolet sterilization device for sterilization個·mL-1

表11 某水驅(qū)采出水處理站加殺菌劑試驗SRB 含量Tab. 11 SRB content of a water flooding produced water treatment station when adding bactericide for sterilization 個·mL-1

表12 某水驅(qū)采出水處理站聯(lián)合使用物理殺菌裝置和化學(xué)殺菌劑試驗效果Tab. 12 SRB content of a water flooding produced water treatment station when using physical-chemical combined sterilizationdevice 個·mL-1

綜上所述， 一是物理殺菌在裝置出口處作用效果明顯， 滅菌率平均高達(dá)97%， 但是滅菌效果缺乏延續(xù)性， 即單獨使用物理殺菌裝置時無法保障裝置下游至注水井口時細(xì)菌含量仍可達(dá)標(biāo)； 二是化學(xué)殺菌劑滅菌效果可以延續(xù)至注水井口， 但是需要周期性或者連續(xù)投加以保持效果， 導(dǎo)致運行成本高， 并且在單獨使用殺菌劑時注水井口細(xì)菌含量無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)； 三是物理和化學(xué)聯(lián)合殺菌效果最好， 兼具物理殺菌階段的高效滅菌性和化學(xué)殺菌的延續(xù)性， 聯(lián)合殺菌能夠延長井口穩(wěn)定達(dá)標(biāo)時間， 從而延長藥劑投加周期或者降低殺菌劑加藥量以節(jié)省運行成本。

3 結(jié)論和建議

通過對大慶油田采出水殺菌技術(shù)的研究分析，得出如下結(jié)論和建議：

（1） 大慶油田處理的各類水質(zhì)中， 采出水中細(xì)菌含量達(dá)標(biāo)較難， 是重點滅菌對象； 處理后回注水所含各類細(xì)菌中， SRB 由于危害最大、 達(dá)標(biāo)困難，是生產(chǎn)管理控制的重點。

（2） 大慶油田目前在用的物理殺菌裝置和殺菌劑適用于采出水處理， 但是單獨應(yīng)用物理殺菌或化學(xué)殺菌技術(shù)時效果差， 無法保障細(xì)菌含量穩(wěn)定達(dá)標(biāo)， 推薦采用物理和化學(xué)聯(lián)合殺菌方式。 其中物理殺菌設(shè)置于水處理站凈化水罐前， 化學(xué)殺菌加藥點設(shè)置于來水、 濾前和外輸處， 加藥方式、 周期、 藥劑種類和濃度需匹配生產(chǎn)站的水質(zhì)和工藝條件， 保障注水井口穩(wěn)定達(dá)標(biāo)， 同時降低生產(chǎn)運行成本。