陳鈾財(cái)，王作碧，惠 穎，張黎

（中國石油長慶油田分公司第二采油廠，甘肅慶陽 744100）

環(huán)江油田里429 區(qū)塊延10 油藏位于鄂爾多斯盆地陜北斜坡西南部，行政區(qū)劃隸屬于甘肅省環(huán)縣八珠鄉(xiāng)，主要含油目的層為中生界侏羅系下統(tǒng)延安組延10油組河流相沉積砂巖儲(chǔ)層，厚約10.7 m。里429 區(qū)塊延10 油藏含油面積7.01 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量585.45×104t。該油藏于2021 年滾動(dòng)開發(fā)，區(qū)塊試油抽汲過程中硫化氫濃度大于0.01%，該區(qū)采油井78 口，注水井10 口，日產(chǎn)液565 m3，日產(chǎn)油3.58 t，日注水量222 m3，月注采比0.34，地質(zhì)儲(chǔ)量采油速度2.29%，單井產(chǎn)能4.59 t/d，綜合含水率2.46%。

針對里429 區(qū)塊78 口采油井進(jìn)行原油硫化氫含量測試，通過測試發(fā)現(xiàn)原油中含硫1%以上油井23 口，0.2%～1%油井18 口，0.2%以下油井23 口，里429 區(qū)塊所轄油氣場站3 座（增壓站2 座，脫水站1 座），硫化氫分布存在點(diǎn)多面廣的情況；在油田開發(fā)生產(chǎn)中，伴隨原油生產(chǎn)處理各個(gè)工藝環(huán)節(jié)，有較多釋放點(diǎn)，例如：油井套管口、采油樹取樣口、污油箱、儲(chǔ)油罐、采出水處理系統(tǒng)、污油池等；在工藝生產(chǎn)操作過程中，如：油水井加藥作業(yè)、修井作業(yè)、油罐量油、原油取樣、裝卸油作業(yè)、油氣設(shè)備放空維護(hù)等日常操作中，因此，里429 區(qū)塊原油硫化氫治理存在著分布廣、濃度高、釋放點(diǎn)多等特性，硫化氫治理防控措施不到位極有可能發(fā)生因硫化氫中毒的安全事故，嚴(yán)重危害油田正常安全生產(chǎn)[1-4]。

1 里429 區(qū)塊硫化氫防治措施

為提高油井井筒完整性管控使用壽命，防止里429 區(qū)塊油井套破對原油開采產(chǎn)生影響，主要從以下兩方面開展防護(hù)。

1.1 井筒配套抗硫化氫腐蝕石油材料

里429 區(qū)塊油井套管采用25CrMo 抗硫化氫腐蝕石油套管[5]，在套管中添加微量Cr、Mo 等合金元素可細(xì)化鋼的原始奧氏體晶粒度，可以提高鋼材淬透性，防止回火脆性，增加回火穩(wěn)定性，提高抗點(diǎn)腐蝕和抗硫化氫腐蝕的能力。

1.2 井筒加藥降低硫化氫含量

為降低原油中硫化氫含量，一方面油井油套環(huán)空添加多羥基化合物型脫硫劑（CQJS-1），保持井筒中硫化氫濃度處于較低水平；另一方面同時(shí)投加殺菌劑（SJ-66），降低采出液中硫酸鹽還原菌（SRB）含量，降低原油中硫化氫含量，降低硫化氫對套管、油管、油桿、抽油泵及井下附件的腐蝕；通過開展殺菌劑（SJ-66、SJ-99）與脫硫劑（CQJS-1）配伍性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1，發(fā)現(xiàn)殺菌劑（SJ-66）可以適當(dāng)提升脫硫劑（CQJS-1）脫硫性能[6-7]。

表1 不同實(shí)驗(yàn)條件下脫硫率測試結(jié)果

從表1 中可以看出，殺菌劑SJ-99 對油氣集輸用硫化物脫硫劑脫硫率沒有影響，殺菌劑SJ-66 可以適當(dāng)提升油氣集輸用硫化物脫硫劑脫硫性能。進(jìn)一步考慮到化學(xué)藥劑配伍性，實(shí)驗(yàn)檢測油氣集輸用硫化物脫硫劑CQJS-1 對殺菌劑SJ-66、SJ-99 殺菌率影響，殺菌率測試按照Q/SY 49—2010《油田用殺菌劑技術(shù)要求》中方法進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2，得出油氣集輸用硫化物脫硫劑對殺菌劑殺菌率沒有影響。

表2 不同實(shí)驗(yàn)條件下殺菌率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

里429 區(qū)塊采用遠(yuǎn)程多井組智能加藥裝置（抗硫），工藝流程見圖1。一套加藥裝置可滿足同一井場最多20 口油井油套環(huán)空定時(shí)、定量、自動(dòng)加藥，實(shí)際安裝數(shù)量依據(jù)井場實(shí)際油井?dāng)?shù)確定；達(dá)到無人值守自動(dòng)加藥，對逐個(gè)油井選擇設(shè)定加藥，也可以同時(shí)多井加藥，加藥時(shí)間可根據(jù)井場實(shí)際需求任意調(diào)整。

圖1 多井組智能加藥裝置工藝流程圖

2 里429 區(qū)塊集輸系統(tǒng)防腐措施

里429 區(qū)塊集輸管道內(nèi)介質(zhì)具有硫化氫含量高，地層水還含Cl-、HCO3-和SO42-，礦化度高多種因素共同影響，加劇管道腐蝕泄漏。含硫化氫原油集輸管道內(nèi)部介質(zhì)在低流速流動(dòng)過程中，集輸管道含有以FeO（OH）、FeCO3及FeS 為主的腐蝕產(chǎn)物，F(xiàn)eS 燃點(diǎn)低，在集輸管道動(dòng)火作業(yè)中極易發(fā)生燃爆事件。

2.1 集輸系統(tǒng)全密閉輸送

通過井口定壓放氣閥配套，實(shí)現(xiàn)井口密閉，防止井場硫化氫中毒事件；在流程密閉方面，新建嶺X 轉(zhuǎn)接站，井組出油管線采用“單管不加熱投球”工藝敷設(shè)至嶺T 轉(zhuǎn)接站，“兩級(jí)布站”嶺Z 轉(zhuǎn)輸送至嶺二轉(zhuǎn)脫水站進(jìn)行油水分離、采出水處理及回注、原油外輸?shù)忍幚砉に?。嶺X 轉(zhuǎn)接站原油處理流程見圖2，伴生氣處理流程見圖3，實(shí)現(xiàn)了原油轉(zhuǎn)接全密閉輸送。

圖2 嶺X 轉(zhuǎn)接站原油處理流程

圖3 嶺Z 轉(zhuǎn)接站伴生氣處理流程

2.2 原油處理加藥降低硫化氫含量

一方面由于嶺二轉(zhuǎn)沉降罐、凈化罐均為拱頂罐，系統(tǒng)不密閉，防止發(fā)生站內(nèi)人員硫化氫中毒，目前在嶺Z轉(zhuǎn)及嶺二轉(zhuǎn)投加脫硫劑（CQJS-1）；另一方面為保障嶺二轉(zhuǎn)原油處理合格，為確保脫硫劑（CQJS-1）對嶺二轉(zhuǎn)使用破乳劑（YT-100）原油破乳無不良影響，開展脫硫劑CQJS-1 對破乳劑YT-100 脫水性能的影響實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用單因素變量控制法，保持其他條件不變，每次只改變含水原油體系中的一種因素，測定其在49 ℃下的脫水量。脫水體系①：嶺二轉(zhuǎn)含水原油+現(xiàn)場破乳劑YT-100（130 mg/L）；脫水體系②：嶺二轉(zhuǎn)含水原油+現(xiàn)場脫硫劑CQJS-1（10 000 mg/L）；脫水體系③：嶺二轉(zhuǎn)含水原油+現(xiàn)場破乳劑YT-100（130 mg/L）+現(xiàn)場脫硫劑CQJS-1（10 000 mg/L），實(shí)驗(yàn)得出脫硫劑CQJS-1 對破乳劑YT-100 的脫水性能無不良影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 脫硫劑CQJS-1 對破乳劑YT-100 脫水性能的影響

進(jìn)一步考慮到化學(xué)藥劑配伍性，實(shí)驗(yàn)檢測破乳劑YT-100 對脫硫劑CQJS-1 脫硫性能的影響，采用單因素變量控制法實(shí)驗(yàn)，保持其他條件不變，每次只改變含水原油體系中的一種因素，測定在49 ℃下的含水原油中的硫化氫含量變化。脫硫體系①：嶺二轉(zhuǎn)含水原油+現(xiàn)場脫硫劑CQJS-1（10 000 mg/L）；脫硫體系②：嶺二轉(zhuǎn)含水原油+現(xiàn)場脫硫劑CQJS-1（15 000 mg/L）；脫硫體系③：嶺二轉(zhuǎn)含水原油+現(xiàn)場破乳劑YT-100（130 mg/L）+現(xiàn)場脫硫劑CQJS-1（15 000 mg/L）。從表4 可以看出，破乳劑YT-100 對脫硫劑CQJS-1 的脫硫性能無不良影響。

表4 破乳劑YT-100 對脫硫劑CQJS-1 脫硫性能的影響

3 里429 區(qū)塊采出水系統(tǒng)防腐措施

按照SY/T 0532—2012《油田注入水細(xì)菌分析方法絕跡稀釋法》中方法進(jìn)行里429 區(qū)塊油井采出水水樣測試[8-10]，絕跡稀釋法細(xì)菌培養(yǎng)，結(jié)果見表5。硫酸鹽還原菌總細(xì)菌數(shù)＞3×107個(gè)/毫升。硫酸鹽還原菌含量較高。

表5 細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

硫酸鹽還原菌（SRB）在一定條件下能將硫酸根離子還原成硫離子，進(jìn)而產(chǎn)生副產(chǎn)物硫化氫。SRB 存在的條件下，由于SRB 起到了陰極去極化作用，加快了腐蝕過程。里429 區(qū)塊注水系統(tǒng)防止硫化氫腐蝕主要采用以下三方面的措施：

（1）提高注水系統(tǒng)中緩蝕劑及殺菌劑的濃度，嶺二轉(zhuǎn)注水系統(tǒng)里429 區(qū)塊來液未進(jìn)站處理前，殺菌劑加藥濃度為0.010%，緩蝕劑加藥濃度為0.012%，在里429 區(qū)塊來液進(jìn)站后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，殺菌劑加藥濃度提升至0.023%，緩蝕劑加藥濃度為0.018%。

（2）針對硫化氫對金屬腐蝕性強(qiáng)，對嶺二轉(zhuǎn)污水回注系統(tǒng)管線采用柔性復(fù)合管和玻璃鋼管。柔性復(fù)合管和玻璃鋼管由于本身材質(zhì)原因，具有良好的耐化學(xué)腐蝕性能。

（3）注水方面鋼管道主要通過數(shù)字化壓力系統(tǒng)報(bào)警進(jìn)行預(yù)警報(bào)警，減少集輸、注水系統(tǒng)儲(chǔ)罐、壓力容器及其他加密設(shè)備設(shè)施檢修次數(shù)，縮短檢驗(yàn)周期，保障場站完整性管理。

4 結(jié)論及建議

按照“源頭加藥、密閉集輸、腐蝕防治”總體研究思路對井筒、地面集輸、采出水回注全流程各個(gè)環(huán)節(jié)開展研究，通過研究硫化氫在油田開發(fā)生產(chǎn)中對設(shè)備設(shè)施的危害性，結(jié)合里429 區(qū)塊針對硫化氫各方面的治理措施，采用抗硫措施及合理選材，化學(xué)藥劑添加及配伍實(shí)驗(yàn)，形成推薦做法，使得里429 區(qū)塊合格原油中硫化氫含量始終低于0.001 5%，注水系統(tǒng)中SRB 含量小于10 個(gè)/毫升。

（1）在采油工藝中，井筒硫化氫防治一方面要選用抗硫化氫鋼材的油管、套管、井下附件；另一方面進(jìn)行殺菌除硫工藝相結(jié)合，進(jìn)行殺菌劑和脫硫劑配伍實(shí)驗(yàn)，降低SRB 含量可有效降低硫化氫的含量，另外通過連續(xù)加藥可使硫化氫含量始終處于安全限值內(nèi)。

（2）原油集輸處理工藝方面一方面通過采用抗硫材料的管道管材，另一方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全密閉，防止油氣放空導(dǎo)致操作人員中毒，在油氣處理工藝中使用的破乳劑等藥劑要與投加的脫硫劑進(jìn)行配伍實(shí)驗(yàn)，確保藥效性能。

（3）在采出水處理工藝中，優(yōu)選玻璃鋼管等抗硫化氫管材技術(shù)，優(yōu)化注水系統(tǒng)加藥濃度，防止硫化氫腐蝕設(shè)備管線，SRB 污染回注地層。

（4）開展操作人員硫化氫防護(hù)研究，編制相應(yīng)操作手冊及安全防護(hù)規(guī)程，以滿足硫化氫站場員工培訓(xùn)及上崗管理的需求。