摘 要：本文以中石化某油田含聚采出水为研究对象，针对投加杀菌剂控制 SRB 菌效果不佳的问题，开展电脉冲杀菌技术在油田含聚采出水的应用研究。经室内试验，确定脉冲电压、脉冲周期等最佳操作参数，并在采出水处理站现场应用，数据说明采用电脉冲和投加杀菌相结合方式处理油田含聚采出水，注水井口 SRB 菌可满足 SY/T5329-2012 指标要求。
关键词：脉冲杀菌;含聚采出水
我国各大油田相继进入高含水期甚至特高含水期，储量减少、埋藏深度增加，开发和采收难度大，传统方式难以提高油田采收率，各开发后期油田为保持稳定增产，三次采油方法被广泛采用。三次采油驱油剂主要由聚合物、表面活性剂、碱以其复配的混合物，该物质对水中细菌提供丰富营养。传统投加杀菌剂细菌控制方法，运行成本高、长期投加细菌产生抗药性等问题，导致细菌控制不力，腐蚀加剧，水中悬浮物含量增加，致水质不达标，影响油田开发。大庆油田首次在油田采出水处理系统中工業化应用变频电脉冲杀菌技术和紫外线杀菌技术，有效控制采出水细菌，相比化学杀菌方法，减少运行成本 90%以上，是一种经济、实用的杀菌方法。
1 含聚采出水处理站基本情况
中石化某油田实施表面活性剂与聚合物复合驱采油，采出水聚合物浓度一直处于较高水平，约40～200mg/L，其对应某采出水处理站“重力沉降+一级气浮”处理工艺，设计处理能力30000m3/d，设计水质指标：含油≤50mg/L，悬浮物≤50mg/L。现实际处理水量22000m3/d，地层水总矿化度8255mg/L，水型为NaHCO3，工艺流程：油站来水→除油罐→一级气浮→缓冲罐→提升泵→注水站→注水井;该站杀菌剂采用冲击性投加方式，周期5天，投加量600kg，处理后水质连续检测，外输水存在SRB明显超标问题，说明该站杀菌工艺并不能满足水质指标要求。
2 电脉冲杀菌工艺
电脉冲杀菌技术物理实质是通过罐内仪器的放电部分在罐内乳状液位置进行脉冲放电，放电瞬间罐内液体瞬时激发产生高强度的低频脉冲波，在容积很小空间内迅速释放大量能量，产生大密度高压等离子体、强大冲击波，直接杀死细菌，或击穿细菌细胞壁，配合杀菌剂杀死细菌。
3 电脉冲杀菌室内试验
室内杀菌实验主要采用控制单一变量方法考察脉冲电压、脉冲周期等因素对SRB杀菌效果的影响，电脉冲处理后的油田采出水采用绝迹稀释法进行培养，即将预测定的水样用无菌注射器逐级注入到测试瓶中进行接种稀释，送实验室培养箱，根据细菌瓶阳极反应和稀释的倍数，计算细菌数目，判断杀菌效果。
3.1 脉冲电压与脉冲周期
①设置脉冲电压为4000V、5000V、6000V、8000V、10000V，研究不同脉冲周期时，脉冲电压对杀菌效果的影响，实验数据表明，相同脉冲周期条件下，脉冲电压越大，杀菌效果越好;当脉冲电压控制在6000V时，处理后油田采出水SRB≤25个/mL，可初步设定脉冲电压为6000V;②脉冲周期实际上是电场作用的时间问题，设定脉冲周期T为40s、60s、80s、100s、120s，脉冲电压控制在6000V，分别测试对SRB杀灭效果的影响。实验得出：脉冲周期设定在60s时，SRB杀菌效果最佳。
3.2 电脉冲和杀菌剂联合试验
电脉冲的杀菌原理是通过产生的空化作用破坏SRB细菌保护膜，使杀菌剂有效作用于细菌本体，为保障杀菌效果，同时进行电脉冲+杀菌剂的综合试验（设置脉冲周期为60s、脉冲电压6000V），试验设定脉冲周期为60s，与化学杀菌剂复合实验，在实验间隔在60秒时，细菌个数从2500个/mL降为60个/mL，与化学杀菌剂复合，仅需10mg/L杀菌剂全部杀灭SRB细菌。试验结果分析：①电脉冲单独作用，SRB杀灭具有一定效果，脉冲周期60秒，再延长时间，杀菌效果有所下降;②电脉冲与化学杀菌剂复合实验，在杀菌剂用量达到10mg/L，脉冲周期60s，脉冲电压6000V，能完全杀灭细菌。
4 现场应用效果
据室内实验结果，结合现场安装条件，制造电脉冲物理杀菌器一台，装置直径146mm，高度1200mm，重量115kg，据室内实验结果，结合现场安装条件，制造电脉冲物理杀菌器一台，装置直径 146mm，高度 1200mm，重量115kg，并对此装置进行试验。
试验分两阶段，第一阶段将电脉冲杀菌器安装在上述联合站缓冲罐（1000 m3）内部，第二阶段安装在下端某注水站注水罐（3000 m3，日注17000m3/d）内部，试验期间杀菌剂设置为连续投加，投加量10mg/L，并分别对油站来水、缓冲罐前、缓冲罐后、外输、注水站、注水井口共6处SRB检测。试验结果分析：①电脉冲物理杀菌方法对处理油田采出水有效，明显减少水中细菌数量，但单纯采用物理杀菌方式难以达到指标要求，因此推荐多采用物理加化学联合杀菌方式;②现场采用物理加化学联合杀菌方式，杀菌剂连续投加，加药量设定为10mg/L，电脉冲杀菌器安装在注水站注水罐时，注水井口细菌能得到有效控制。
综上所述，室内及现场试验后，确定电脉冲杀菌器最优安装位置和应用条件以及适应条件和影响因素，为现场生产提供技术选择，根据两阶段实验主要结论，现场试验：当安装在注水站时，注水井口SRB菌得到有效控制，能满足SY/T 5329-2012对细菌要求;条件允许情况下，在油田采出水处理站和注水站罐可分别安装一套电脉冲杀菌器，联合站杀菌加药量控制在10mg/L，有效保障注入水细菌达标。
参考文献：
[1]屈撑囤，杨鹏辉，李彦.油气田含油污水处理技术[M].北京：石油工业出版社，2015：255-256.
作者简介：
朱信刚（1967- ），男，汉族，江苏徐州人，高级工程师，主要从事油田地面工程技术管理工作。
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