一種硫化氫抑制劑的研發(fā)與現(xiàn)場應(yīng)用

毛飛躍 陳彥云 劉曼 劉家辰 鄧良廣 張永宏 劉奕均

（中國石油長慶油田分公司第十一采油廠）

一種硫化氫抑制劑的研發(fā)與現(xiàn)場應(yīng)用

毛飛躍 陳彥云 劉曼 劉家辰 鄧良廣 張永宏 劉奕均

（中國石油長慶油田分公司第十一采油廠）

針對鎮(zhèn)X區(qū)原油開發(fā)過程中硫化氫濃度較高的現(xiàn)狀，通過室內(nèi)實驗，研發(fā)出硫化氫抑制劑L Y-05。分析了L Y-05的主劑、助劑的主要成分及性能，測定了其脫硫率、殺菌性能、與其他助劑的配伍性。實驗表明：當(dāng)L Y-05的投加濃度≥800 m g/L時，脫硫率＞90%，殺菌率為100%，該硫化氫抑制劑與清蠟劑、破乳劑、殺菌劑、阻垢劑、緩蝕劑等助劑配伍性良好，不影響其他助劑的性能。在鎮(zhèn)X區(qū)5口油井現(xiàn)場應(yīng)用表明：該硫化氫抑制劑具有較好的硫化氫治理效果，投加后油井硫化氫濃度全部降至10 m g/m3以下，脫硫率≥96.0%。

硫化氫抑制劑；脫硫率；殺菌性能；配伍性

0 引 言

硫化氫是天然氣和石油伴生氣中的一種有害成分，高含量硫化氫的存在給油氣藏開發(fā)、鉆井技術(shù)、增產(chǎn)措施、井筒工藝、地面工程等帶來安全與環(huán)保隱患［1］。鎮(zhèn)X區(qū)位于鎮(zhèn)原油田，油井在開發(fā)過程中單井硫化氫濃度最高為5 500 m g/m3，嚴(yán)重制約油田的正常開發(fā)。為此研發(fā)一種硫化氫抑制劑L Y-05，對其性能進(jìn)行實驗研究，并在鎮(zhèn)X區(qū)5口硫化氫含量較高的油井現(xiàn)場應(yīng)用，以評定其除硫效果。

1 鎮(zhèn)X區(qū)硫化氫成因分析

油氣田開發(fā)中原始有機質(zhì)轉(zhuǎn)化為石油和天然氣的過程中產(chǎn)生硫化氫。自然界中，硫化氫有熱化學(xué)硫酸鹽還原、微生物硫酸鹽還原和有機質(zhì)熱裂解等多種成因［2］。

鎮(zhèn)X區(qū)原油中硫元素含量為0.262 6%～0.278 4%，伴生氣中含有硫化氫、二硫化碳、二氧化硫、羰基硫，硫元素呈多價態(tài)分布。

鎮(zhèn)X區(qū)采出水加殺菌劑之前S R B含量5 000個/m L，加殺菌劑之后SR B含量為60個/m L；采出水中S2-含量134.65 m g/L，含量49.39 m g/L。由于硫酸鹽及油田水中的在厭氧條件下，通過硫酸鹽還原細(xì)菌的活動，可產(chǎn)生H2S氣體［3］。

分析認(rèn)為，鎮(zhèn)X區(qū)化學(xué)成因和微生物成因同時對硫化氫生成存在貢獻(xiàn)，存在原生硫化氫和次生硫化氫。

2 硫化氫抑制劑研發(fā)

國內(nèi)外針對原油中硫化氫的治理方法主要有負(fù)壓閃蒸法、氣提法和化學(xué)脫硫法等，其中化學(xué)脫硫法由于加藥方便、操作性好，倍受關(guān)注［4］。

常見的脫硫劑為有機醇胺，如乙醇胺（M E A）、二乙醇胺（D E A）、二異丙醇胺（DIP A）和N-甲基二乙醇胺（M D E A）等［5-8］。目前的硫化氫抑制劑配方單一，對已產(chǎn)生的硫化氫可起到一定的脫硫效果，但無法抑制次生硫化氫的生成，起不到防治結(jié)合的效果。

2.1 硫化氫抑制劑主劑

硫化氫抑制劑主劑應(yīng)具有較低的凝固點、較好的除硫效果，與現(xiàn)用藥劑配伍性良好、不影響外輸原油特性。

L Y-05主劑組成為：60%復(fù)合有機胺C A-06、15%復(fù)合殺菌劑SJ-30。有機胺與硫化氫通過化學(xué)反應(yīng)，生成含硫有機化合物溶于原油，在常溫常壓下性能穩(wěn)定；復(fù)合殺菌劑對采出水中的S R B具有較好的殺菌作用，防止次生硫化氫的生成。

2.2 硫化氫抑制劑助劑

硫化氫抑制劑助劑應(yīng)具有較好的溶解性、加入后防止起泡、凝點低于當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁氐刃阅堋 Y-05助劑組成為：2%改性椰油醇Z R-08（增加溶解性）、3%聚硅醚X P-33（增加消泡性能）、3%降凝劑JN-50（降低凝點）、7%有機溶劑（多元醇）、10%水。研發(fā)的硫化氫抑制劑L Y-05理化性能見表1。

表1 硫化氫抑制劑理化性能評價

3 結(jié)果與討論

3.1 脫硫率

取鎮(zhèn)X區(qū)原油樣品，用氮氣吹出原油中的硫化氫并以碘量法滴定吹出的硫化氫量為C1。加入不同濃度的硫化氫抑制劑，在40℃下以100次/min振蕩4 h，以氮氣吹出原油中的硫化氫，以碘量法滴定吹出的硫化氫量為C2，脫硫率η=（C1-C2）/C1，實驗結(jié)果見圖1。

圖1 硫化氫抑制劑LY-05不同投加濃度時的脫硫率

由圖1可見，鎮(zhèn)X區(qū)原油加入不同濃度的硫化氫抑制劑L Y-05，隨著L Y-05濃度的增大，其脫硫率逐漸增大，當(dāng)L Y-05濃度≥800 m g/L時，脫硫率＞90%，可有效抑制已生成的硫化氫，且在濃度大于800 m g/L以后，脫硫率變化不大。

3.2 殺菌性能

取硫化氫抑制劑L Y-05，按不同濃度加入至現(xiàn)場采出水中，利用絕跡稀釋法注入S R B培養(yǎng)瓶中，在30℃培養(yǎng)14 d，觀察SR B生長情況，計算殺菌率，結(jié)果見表2。

表2 硫化氫抑制劑LY-05抑制SRB實驗結(jié)果

由表2可見，鎮(zhèn)X區(qū)采出水中硫化氫抑制劑L Y-05投加濃度≥800 m g/L后，殺菌率為100%，可以防止原油在開采及集輸過程中次生硫化氫的生成。

3.3 配伍性

取硫化氫抑制劑L Y-05，與現(xiàn)場使用的清蠟劑、破乳劑、殺菌劑、阻垢劑、緩蝕劑進(jìn)行配伍性實驗，結(jié)果見表3。

表3 硫化氫抑制劑LY-05與其他助劑配伍性評價

由表3可見，硫化氫抑制劑L Y-05與其他助劑按不同比例混合后，其外觀清亮、無沉淀生成，不影響其他助劑的性能，硫化氫抑制劑L Y-05可以與其他助劑配伍。

3.4 現(xiàn)場應(yīng)用

對鎮(zhèn)X區(qū)5口不同濃度硫化氫的油井，投加硫化氫抑制劑L Y-05進(jìn)行硫化氫治理。為去除已生成的硫化氫，同時抑制次生硫化氫的生成，根據(jù)以上實驗結(jié)果，確定硫化氫抑制劑的投加濃度≥800 m g/L。按照G B/T 28727—2012《氣體分析硫化物的測定火焰光度氣相色譜法》的要求，測定投加L Y-05前后伴生氣硫化氫濃度，結(jié)果見表4。

表4 硫化氫抑制劑LY-05投加前后硫化氫濃度測定結(jié)果

由表4可見，治理前鎮(zhèn)X區(qū)5口油井硫化氫濃度均在50 m g/m3以上，投加L Y-05后硫化氫濃度全部降至10 mg/m3以下，平均脫硫率為98.6%，井口投加硫化氫抑制劑L Y-05起到了較好的硫化氫治理效果。

4 結(jié) 論

①針對鎮(zhèn)X區(qū)原油，隨著硫化氫抑制劑L Y-05濃度的增大，其脫硫率逐漸增大，L Y-05投加濃度≥800 m g/L時，脫硫率＞90%，可有效抑制已生成的硫化氫；

②鎮(zhèn)X區(qū)采出水中硫化氫抑制劑L Y-05投加濃度≥800 m g/L后，殺菌率為100%，可防止原油在集輸過程中生成次生硫化氫；

③硫化氫抑制劑L Y-05與現(xiàn)場清蠟劑、破乳劑、殺菌劑、阻垢劑、緩蝕劑配伍性好，適宜于在鎮(zhèn)X區(qū)使用；

④鎮(zhèn)X區(qū)5口油井投加L Y-05后硫化氫濃度全部降至10 m g/m3以下，平均脫硫率為98.6%，達(dá)到較好的硫化氫治理效果。

［1］ 田楠，牛洪彬，馬團校，等.渤中坳陷渤中25-1/S油田硫化氫成因研究［J］.天然氣地球科學(xué)，2012，23（3）：38-442.

［2］ 朱光有，張水昌，梁英波，等.四川盆地威遠(yuǎn)氣田硫化氫的成因及其證據(jù)［J］.科學(xué)通報，2006，51（23）：2780-2788.

［3］ 于九政，劉易非.油氣田開發(fā)中硫化氫產(chǎn)生機理和防治研究［J］.油氣田環(huán)境保護(hù)，2008，18（4）：46-49.

［4］ 張國禮，秦立峰，張峙，等.一種高效硫化氫抑制劑的應(yīng)用工藝研究［J］.現(xiàn)代化工，2013，33（2）：54-56.

［5］ 蘭梅，楊林，林杰.硫化氫治理技術(shù)研究進(jìn)展［J］.甘肅石油和化工，2008（1）：15-18.

［6］ 韓江則，劉有智，祁貴生.有機醇胺溶液脫硫化氫氣體的研究進(jìn)展［J］.化工中間體，2005（5）：1-4.

［7］ 黃新，朱道平.硫化氫脫除方法評述［J］.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2004，25（5）：47-49.

［8］ 晁宏洲，蔣東輝，艾國生，等.高效原油硫化氫脫除劑研究與試驗［J］.石油地質(zhì)與工程，2008，22（6）：126-128.

（編輯 王薇）

10.3969/j.issn.1005-3158.2015.05.016

1005-3158（2015）05-0055-03

2015-07-25）

毛飛躍，2002年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程專業(yè)，現(xiàn)在中國石油長慶油田分公司第十一采油廠從事油田開發(fā)安全環(huán)保工作。通信地址：甘肅省慶陽市西峰區(qū)石油東路超低滲第四項目部，745000