聚驱注采系统硫化物与SRB和SO<sub>4</sub> <sup>2-</sup>间相关性研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-0900

摘要/Abstract

摘要：

对大庆油田某聚驱注采系统18处节点54个水样进行测试分析，研究不同节点水质参数和处理工艺对水中硫化物、硫酸盐还原菌（SRB）和SO₄ ^2-含量的影响规律，同时引入Copula函数明确硫化物含量与SRB及SO₄ ^2-含量间的相关性，进而建立含硫化物水样H₂S析出量预判图版。结果表明，硫化物和SRB整体含量增加，在油井处波动范围大，在沉降罐和过滤罐等密闭容器且水体停留时间较长的节点含量相对较高，在杀菌处含量大幅降低，在水井沿程含量呈逐渐增加趋势；SO₄ ^2-含量在地面系统沿程中总体呈下降趋势。Frank Copula函数可以有效描述硫化物含量与SRB及SO₄ ^2-含量之间的相关性，硫化物含量与SRB含量呈正相关，相关系数0.72；硫化物含量与SO₄ ^2-含量呈负相关，相关系数-0.28，说明硫化物含量主要与SRB含量相关。建立了基于水样温度、pH和SRB含量的H₂S析出量预测图版，预测误差在10%以内，预测效果良好。揭示了聚驱注采系统中硫化物的分布规律及H₂S析出风险情况，为油田水质处理过程中硫化物防治方法优化提供了参考。

关键词: 硫化物, 硫酸盐还原菌, 相关性, Copula函数, 硫化氢

Abstract:

54 water samples from 18 nodes of a polymer flooding injection-production system in Daqing Oilfield were tested and analyzed, and the effects of water quality parameters and treatment technologies on the content of sulfide, SRB and SO₄ ^2- in water were studied. Meanwhile, Copula function was introduced to clarify the correlation between sulfide content and the contents of SRB and SO₄ ^2-, and then the prediction chart of H₂S precipitation from sulfide-containing water samples was established. The results showed that the overall contents of sulfide and SRB increased and fluctuated widely in oil well. The contents of sulfide and SRB were relatively high in closed containers such as settling tanks and filter tanks with long residence time. The contents of sulfide and SRB decreased significantly in the sterilization area, and gradually increased along the well. SO₄ ^2- content showed a decreasing trend along the surface system. Frank Copula function could effectively describe the correlation between sulfide content and SRB and SO₄ ^2- contents. Sulfide content was positively correlated with SRB content, and the correlation coefficient was 0.72. Sulfide content was negatively correlated with SO₄ ^2- content, and the correlation coefficient was -0.28, indicating that sulfide content was mainly correlated with SRB content. Therefore, a prediction chart of H₂S content based on temperature, pH, and SRB content of water sample was established. The prediction error was less than 10% with good prediction effect. This study revealed the distribution law of sulfide and the risk of H₂S precipitation in the polymer flooding injection-production system, and provided a reference for the optimization of sulfide control methods in the process of oilfield water treatment.

Key words: sulfide, SRB, correlation, Copula function, hydrogen sulfide

中图分类号:

TE832
X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2024/V44/I9/58

图/表 16

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指标	方法	备注
硫化物	碘量法	HJ/T 60—2000
SRB	绝迹稀释法	SY/T 5329—2022
SO₄ ^2-	EDTA法	GB/T 13025.8—1991
pH	pH计	精密pH计，精度0.01
温度	红外测温仪	分辨率0.01 ℃
H₂S	Testo 350气体分析仪	德国德图公司
聚合物	浊度法	Q/SYD 00605—2006
悬浮物（SS）	重量法	SY/T 5329—2022
含油量	分光光度计法	SY/T 5329—2022

指标	方法	备注
硫化物	碘量法	HJ/T 60—2000
SRB	绝迹稀释法	SY/T 5329—2022
SO₄ ^2-	EDTA法	GB/T 13025.8—1991
pH	pH计	精密pH计，精度0.01
温度	红外测温仪	分辨率0.01 ℃
H₂S	Testo 350气体分析仪	德国德图公司
聚合物	浊度法	Q/SYD 00605—2006
悬浮物（SS）	重量法	SY/T 5329—2022
含油量	分光光度计法	SY/T 5329—2022

沿程节点		硫化物/（mg·L^-1）	SRB/mL^-1	SO₄ ^2-/（mg·L^-1）	温度/ ℃	pH	含油量/（mg·L^-1）	聚合物/（mg·L^-1）	SS/（mg·L^-1）	H₂S/（mg·L^-1）
生产井	30口生产井	0.24~3.47	0.2~95	50.28~66.36	32~34	7.6~7.8	180~2 186	14.6~639	18.6~168.9	0~9.1
计量间	3座计量间进口	4.18~4.26	600~750	63.08~64.28	35	7.3~7.5	560~2 680	12.3~685	134.6	20.6~30.8
计量间	计量间掺水	4.56	400	60.20	40	7.5	683.4	246.8	85.8	22.8
转油站	三相分离器进口	4.82	950	60.26	36	7.6	1 896.6	589.8	120.6	21.4
转油站	三相分离器出口	4.66	450	62.24	45	7.4	668.2	368.5	86.2	19.8
联合站	3 000 m³沉降罐出口	5.88	1 300	56.68	35	7.4	489.6	266.4	63.2	30.6
	7 000 m³沉降罐出口	6.25	6 000	56.06	36	7.3	386.2	148.2	48.4	45.8
	700 m³缓冲罐出口	6.34	7 500	55.86	34	7.4	376.4	180.0	53.2	42.4
	升压泵进口	6.00	6 000	53.20	30	7.4	356.4	178.6	36.2	36.2
	升压泵出口	5.64	4 500	52.86	29	7.5	352.2	175.4	33.8	28.9
	一次过滤罐出口	5.46	2 500	52.00	29	7.4	284.6	86.4	28.1	31.6
	二次过滤罐出口	4.36	1 100	51.84	27	7.5	164.6	76.9	22.6	23.6
	三次过滤罐出口	3.68	750	50.38	24	7.5	132.6	62.3	18.4	22.1
	2 000 m³净化水罐出口	2.25	45	50.20	27	7.5	78.6	59.0	13.4	14.7
	1 500 m³净化水罐出口	4.58	600	50.00	30	7.5	72.4	64.0	18.6	18.4
	注水泵	4.88	950	49.62	30	7.6	62.4	56.0	14.4	19.6
注水站	注水站外输	5.02	1 100	48.00	32	7.6	40.2	34.0	12.6	20.4
注水井	9口注水井	4.18~5.36	1 150~7 500	48.06~52.06	30	7.4~7.6	8.7~142.6	500~800	9.6~26.8	18.3~40.2

沿程节点		硫化物/（mg·L^-1）	SRB/mL^-1	SO₄ ^2-/（mg·L^-1）	温度/ ℃	pH	含油量/（mg·L^-1）	聚合物/（mg·L^-1）	SS/（mg·L^-1）	H₂S/（mg·L^-1）
生产井	30口生产井	0.24~3.47	0.2~95	50.28~66.36	32~34	7.6~7.8	180~2 186	14.6~639	18.6~168.9	0~9.1
计量间	3座计量间进口	4.18~4.26	600~750	63.08~64.28	35	7.3~7.5	560~2 680	12.3~685	134.6	20.6~30.8
计量间	计量间掺水	4.56	400	60.20	40	7.5	683.4	246.8	85.8	22.8
转油站	三相分离器进口	4.82	950	60.26	36	7.6	1 896.6	589.8	120.6	21.4
转油站	三相分离器出口	4.66	450	62.24	45	7.4	668.2	368.5	86.2	19.8
联合站	3 000 m³沉降罐出口	5.88	1 300	56.68	35	7.4	489.6	266.4	63.2	30.6
	7 000 m³沉降罐出口	6.25	6 000	56.06	36	7.3	386.2	148.2	48.4	45.8
	700 m³缓冲罐出口	6.34	7 500	55.86	34	7.4	376.4	180.0	53.2	42.4
	升压泵进口	6.00	6 000	53.20	30	7.4	356.4	178.6	36.2	36.2
	升压泵出口	5.64	4 500	52.86	29	7.5	352.2	175.4	33.8	28.9
	一次过滤罐出口	5.46	2 500	52.00	29	7.4	284.6	86.4	28.1	31.6
	二次过滤罐出口	4.36	1 100	51.84	27	7.5	164.6	76.9	22.6	23.6
	三次过滤罐出口	3.68	750	50.38	24	7.5	132.6	62.3	18.4	22.1
	2 000 m³净化水罐出口	2.25	45	50.20	27	7.5	78.6	59.0	13.4	14.7
	1 500 m³净化水罐出口	4.58	600	50.00	30	7.5	72.4	64.0	18.6	18.4
	注水泵	4.88	950	49.62	30	7.6	62.4	56.0	14.4	19.6
注水站	注水站外输	5.02	1 100	48.00	32	7.6	40.2	34.0	12.6	20.4
注水井	9口注水井	4.18~5.36	1 150~7 500	48.06~52.06	30	7.4~7.6	8.7~142.6	500~800	9.6~26.8	18.3~40.2

节点	井名	硫化物/（mg·L^-1）	SRB/mL^-1	SO₄ ^2-/（mg·L^-1）
远距离注水井（500~600 m）	W1	5.22	6 000	48.44
	W2	5.34	7 500	48.06
	W3	5.64	4 500	48.36
近距离注水井（40~60 m）	W4	4.18	1 150	50.00
	W5	4.36	1 500	52.06
	W6	4.36	1 500	50.62

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聚驱注采系统硫化物与SRB和SO₄ ^2-间相关性研究

Correlation of sulfide with SRB and sulfate in polymer flooding injection-production system

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储层类型	温度/℃	井型	井名	硫化物/（mg·L^-1）	SRB/mL^-1	SO₄ ^2-/（mg·L^-1）
高渗储层（0.15~0.23 μm²）	42	注水井	A	5.46	4 500	48.32
		生产井	A1	3.22	25	60.24
			A2	3.44	60	50.78
			A3	3.28	45	54.28
			A4	2.88	20	66.86
		注水井	B	5.88	6 000	44.62
		生产井	B1	3.47	75	50.62
			B2	3.44	60	50.78
			B3	3.68	45	54.28
			B4	2.88	25	56.86
		注水井	C	5.48	6 000	42.40
		生产井	C1	3.47	60	50.62
			C2	3.64	60	60.28
			C3	3.68	75	58.32
			C4	2.88	95	58.86
低渗储层（0.02~0.04 μm²）	50	注水井	D	5.48	2 500	46.82
		生产井	D1	1.34	1.1	58.26
			D2	1.69	2.5	56.36
			D3	1.88	3.5	54.32
			D4	1.88	2.0	56.36
		注水井	E	4.68	3 500	48.32
		生产井	E1	1.46	1.5	50.62
			E2	0.24	0.5	64.36
			E3	0.18	0.2	60.32
			E4	0.78	0.6	66.36
		注水井	F	4.18	3 500	48.00
		生产井	F1	0.46	1.5	54.62
			F2	0.44	2.5	51.36
			F3	1.58	3.5	50.28
			F4	1.88	2.0	52.04

变量	K-S检验
变量	统计	自由度	显著性
硫化物	0.125	54	0.035
SRB	0.259	54	0
SO₄ ^2-	0.139	54	0.011

（u，v）	Copula	函数	平方欧式距离
（SRB，硫化物）	Gumbel Copula	C ₁（u，v）	0.045
	Clayton Copula	C ₂（u，v）	0.078
	Frank Copula	C ₃（u，v）	0.021
（SO₄ ^2-，硫化物）	Gumbel Copula	C ₁（u，v）	0.103
	Clayton Copula	C ₂（u，v）	0.103
	Frank Copula	C ₃（u，v）	0.027

采样点	SRB/mL^-1	温度/℃	pH	气相中H₂S质量浓度/（mg·L^-1）			误差/%
采样点	SRB/mL^-1	温度/℃	pH	实测值	本方法预测值	文献〔20〕方法预测值	本方法	文献〔20〕方法
一次过滤罐	2 000	30	7.4	33	31	29	6	12
二次过滤罐	1 150	27	7.5	20	21	25	5	25
3 000 m³沉降罐	1 500	35	7.4	30	30	27	0	10
7 000 m³沉降罐	6 000	35	7.4	42	38	39	10	7
1 500 m³净化水罐	450	30	7.5	21	20	19	5	10
A注水井（500~600 m）	6 000	30	7.4	35	36	39	3	11
B注水井（40~60 m）	1 500	32	7.4	28	29	27	4	4

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聚驱注采系统硫化物与SRB和SO4 2-间相关性研究

Correlation of sulfide with SRB and sulfate in polymer flooding injection-production system

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