賈 盈

中國(guó)石化東北油氣分公司油田開(kāi)發(fā)三年統(tǒng)籌規(guī)劃項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，長(zhǎng)春 130062

硫化氫(H2S)是一種無(wú)色有毒、可燃的酸性氣體，密度大于空氣，有臭雞蛋氣味。其毒性較一氧化碳大5～6倍，是大氣污染物之一，吸入濃度較高 (一般1 000 mg/m3以上)時(shí)，中毒者會(huì)快速死亡[1]。H2S 溶于水形成弱酸，會(huì)腐蝕金屬形成氫脆破壞，造成井下管柱的突然斷落，地面裝置的破壞等[2]。

秦家屯油田1999年開(kāi)始開(kāi)發(fā)，原油生產(chǎn)過(guò)程中一直未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)出液中含有硫化氫，原油組分分析也不含硫元素。2016年初，在低油價(jià)的大形勢(shì)下為減虧全面關(guān)停。2018年因套壓過(guò)高油井放壓，在罐口及井口發(fā)現(xiàn)硫化氫。2018年6月26日巡檢人員在QK1-1井單井罐附近發(fā)現(xiàn)氣味異常，疑似硫化氫氣體，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)硫化氫濃度超標(biāo)。經(jīng)排查，15口防溢流的油井中10口井的井口或儲(chǔ)油罐口發(fā)現(xiàn)硫化氫，分布于秦家屯油田SN106區(qū)塊和SN142區(qū)塊，其中QJ1、QK1-1、QK142-9井超過(guò)閾限值，及時(shí)做出關(guān)井處置。為確保人身安全、杜絕硫化氫中毒事件的發(fā)生，降低硫化氫對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的危害，減少硫化氫對(duì)環(huán)境的污染，必須加強(qiáng)對(duì)硫化氫產(chǎn)生機(jī)理與治理措施的研究。

1 硫化氫成因分析

1.1 排除油井井筒及硫酸鹽熱化學(xué)還原原因

秦家屯油田關(guān)停前未發(fā)現(xiàn)硫化氫，硫化氫產(chǎn)生的原因可能是井下管柱屬密閉空間，關(guān)停后管柱內(nèi)殘存液中含有的硫酸鹽還原菌在缺氧環(huán)境下迅速增長(zhǎng)，釋放的硫化氫隨開(kāi)井放壓被攜帶到地面。

組織QJ1井和QK1-1井的洗井作業(yè)，將井筒內(nèi)的液體替出，降低井筒內(nèi)硫酸鹽還原菌的數(shù)量，監(jiān)測(cè)洗井效果，QK1-1井的氣體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。洗井后生產(chǎn)一段時(shí)間沒(méi)有監(jiān)測(cè)到H2S，洗井液排凈后，H2S含量突然升高，考慮硫化氫為地層中生成。由于該油田不屬于高溫油藏，不具備硫酸鹽熱化學(xué)還原作用的條件，因此硫化氫不是硫酸鹽熱化學(xué)還原產(chǎn)生的。

表1 QK1-1井氣體監(jiān)測(cè)記錄

1.2 硫酸鹽還原菌的還原作用

油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中通過(guò)注水井向油層注水以保持油層壓力，由于注入水中含有硫酸鹽還原菌，硫酸鹽及油田水中的 SO42-在厭氧條件下，通過(guò)硫酸鹽還原細(xì)菌的活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生H2S氣體[3-5]。

秦家屯油田注水開(kāi)發(fā)歷史較長(zhǎng)，但關(guān)停前采出液不含硫化氫。關(guān)停期注入水的水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2，注入水中硫酸鹽還原菌最高超標(biāo)6 000倍，同時(shí)由于油井停產(chǎn)，為硫酸鹽還原菌提供了厭氧條件，大量的硫酸鹽還原菌注入地層后，油藏條件發(fā)生改變，產(chǎn)生了大量的硫化氫，隨著油井開(kāi)井被產(chǎn)出液攜帶至地面。

表2 秦家屯油田回注污水沿程水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

2 治理對(duì)策

2.1 加注脫硫劑

采用化學(xué)脫硫，將脫硫劑加入管柱及地面單井罐中，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定的含硫化合物，將已產(chǎn)生的硫化氫脫出，避免對(duì)人員及環(huán)境的影響。

選用三嗪類(lèi)液體脫硫劑，脫硫劑與硫化氫反應(yīng)生成二噻嗪系化合物和水溶性有機(jī)氨，生成物為非離子化合物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，與破乳劑、防垢劑、油田系統(tǒng)污水等配伍性好。

首先在秦家屯油田QJ1井試驗(yàn)，加注脫硫劑方案如下：1)利用脫硫劑配置洗井液，進(jìn)行洗井替換原井液，脫硫劑加藥量=油套環(huán)空(井口至篩管)液量×0.6%，計(jì)算得出加藥量為66 kg，首次加藥適當(dāng)加大藥量，脫硫劑實(shí)際用量為70 kg，混合清水11 m3；2)每天由套管加注，QJ1井日均產(chǎn)液約20 m3，脫硫劑加量為30 kg，與清水按質(zhì)量比1∶1混合注入。4 h監(jiān)測(cè)1次硫化氫濃度，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 QJ1井氣體監(jiān)測(cè)記錄

加注脫硫劑對(duì)控制硫化氫濃度效果明顯，后期試驗(yàn)逐漸下調(diào)加藥濃度。

2.2 注入殺菌劑

硫酸鹽還原菌被認(rèn)為是硫化氫產(chǎn)生的生物原因，存在于油田注入水中尤其是油田產(chǎn)出水中。用殺菌劑可以阻止硫酸鹽還原菌的活動(dòng)，氧化物、丙烯醛、脂肪胺、二溴氮基丙氨酰及甲硝噠唑等都可作為生物殺菌劑，用于控制儲(chǔ)層中細(xì)菌的生長(zhǎng)。另外，磺酸類(lèi)殺菌劑如芳基亞磺酸、咔唑烷基磺酸等，能同時(shí)用作除硫劑和殺菌劑[2]。

2.3 優(yōu)化注入水水質(zhì)

優(yōu)化注入水水質(zhì)主要從污水處理各個(gè)環(huán)節(jié)入手，如更換流沙過(guò)濾罐濾料，沉降罐、儲(chǔ)水罐清淤，注水管線清洗，注水站內(nèi)流程改造等。同時(shí)加強(qiáng)沿程水質(zhì)監(jiān)測(cè)，掌握各點(diǎn)水質(zhì)情況，提高水質(zhì)合格率。

3 結(jié)論

1)秦家屯油田部分井產(chǎn)出液含硫化氫，原因是油井停產(chǎn)后注入水的水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，大量的硫酸鹽還原菌注入地層，使得油藏條件發(fā)生改變，產(chǎn)生了大量的硫化氫，隨著油井開(kāi)井被產(chǎn)出液攜帶到地面。

2)油井加注脫硫劑對(duì)控制硫化氫濃度效果明顯。

3)硫化氫防治要從源頭入手，秦家屯油田要降低注入水及油層中硫酸鹽還原菌的數(shù)量，提升注入水的水質(zhì)是關(guān)鍵。