油田污水硫化物控制及其配聚溶液粘度稳定性研究

摘要

为有效控制油田污水中由硫酸盐还原菌（Sulfate reducing bacteria,SRB）代谢产生的硫化物，保持用其配制的聚合物溶液粘度的稳定性，针对胜利油田某采油厂配聚污水，开展以下四方面研究：（1）采油厂回注污水组成分析，内容包括主要阳离子、阴离子、硫化物、SRB、硝酸盐还原菌（NRB）等，以确定关键影响因素的范围；（2）根据污水水质分析结果，设计实验考察Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Fe2+、S2-和pH单独作用下对聚丙烯酰胺溶液粘度的影响；（3）研究杀菌和微生物竞争两种污水除硫方法，考察处理后污水配制的聚丙烯酰胺溶液粘度在30天内的稳定性以及污水中硫化物、SRB、NRB和腐蚀速率24天内的变化情况；（4）根据实验室研究结果，在现场应用微生物竞争技术，考察回注污水处理前后硫化物浓度、配聚粘度、微生物群落功能和微生物群落结构的变化规律，深入探究微生物竞争技术中添加的激活剂对微生物群落的调控作用。 研究结果表明：（1）该采油厂回注污水矿化度较高（6407mg/L），含有大量SRB、NRB，硫化物质量浓度随输送距离的增加呈上升趋势；（2）相同摩尔浓度的一价阳离子Na+、K+对聚丙烯酰胺溶液粘度的影响基本一致，二价阳离子相比一价阳离子对聚丙烯酰胺溶液粘度的影响更大，且随着相对原子质量的增大而加重，还原性的Fe2+对粘度的影响最大，配聚溶液仅0.001mol/LFe2+即可将溶液粘度降低至40mPa·s以下。另外，在5000mg/L矿化度下，仅8.0mg/L的S2-便可将聚丙烯酰胺溶液粘度由73mPa·s降低至3mPa·s；（3）处理该采油厂污水，激活剂（硝酸盐）和杀菌剂的最优投加量分别为90mg/L和80mg/L，处理24天后，污水中硫化物的质量浓度分别控制在0.5mg/L和0.7mg/L左右，用该污水配制的聚丙烯酰胺溶液的粘度在30天后仍然保持在30mPa·s和25mPa·s以上。对比两方法后，该采油厂污水投加硝酸盐控硫效果较好；（4）在现场实验日均8000m3的污水处理量下，加入硝酸盐的量为90mg/L时，硫化物的质量浓度可受到有效控制，第6天后降低至0.5mg/L以下，配聚站及井口聚丙烯酰胺溶液（2200mg/L）平均粘度由实验前的40mPa·s和33mPa·s提高至实验期间的63mPa·s和53mPa·s。污水中硫酸盐还原功能基因数量大幅下降，由3.43×104~4.00×104copies/mL降低至3.93×103copies/mL，硝酸盐还原功能基因增幅明显，由5.03×103~5.16×103copies/mL增至7.76×103copies/mL。污水中微生物种群数量有所减少，群落结构发生明显变化，包含SRB的δ-变形菌纲相对丰度由4.15~4.84%缩小至0.41%，加入硝酸盐并不能促进所有NRB的生长代谢，具有硝酸盐还原功能的菌种Calditerrivibrio nitroreducens相对丰度由1.43~1.62%下降至0.0047%，菌群能否居于优势可能还受其它环境因素制约。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1强化采油技术

1.1.1 强化采油的分类

1.1.2 强化采油的发展阶段

1.1.3 强化采油的发展趋势

1.2聚合物驱油

1.2.1驱油机理

1.2.2 聚合物驱油研究进展

1.2.3 驱油聚合物

1.2.4 污水、清水配聚体系

1.3聚合物溶液粘度影响因素

1.3.1矿物质

1.3.2 硫化物

1.3.3 微生物

1.4配聚污水的处理方法

1.4.1 曝气法

1.4.2杀菌法

1.4.3微生物竞争法

1.5腐蚀防控

1.5.1 SRB腐蚀机理

1.5.2 SRB腐蚀防控

1.6 微生物分子生态学

1.6.1 定义及分类

1.6.2 微生物分子生态学研究实例

1.7 研究目标、研究内容、拟解决的关键问题

1.7.1 研究目标

1.7.2 研究内容

1.7.3 拟解决的关键问题

第二章 回注污水水质分析

2.1实验仪器、试剂及材料

2.1.1 实验仪器和试剂

2.1.2 配聚流程及水样的采集

2.2实验方法

2.2.1阳离子和阴离子

2.2.2硫化物

2.2.3 SRB和NRB

2.2.4 COD和BOD

2.3.1阳离子和阴离子

2.3.2 硫化物

2.3.3 SRB和NRB

2.3.4 COD和BOD5

2.3.5 总有机碳和总氮

2.3.6 其它指标

2.4 小结

第三章 聚丙烯酰胺溶液粘度影响因素

3.1 实验试剂和仪器

3.2实验方法

3.2.1 Na+、K+对聚丙烯酰胺溶液的影响

3.2.2 Mg2+、Ca2+、Ba2+、Fe2+对聚丙烯酰胺溶液的影响

3.2.3 S2-对聚丙烯酰胺溶液的影响

3.2.4 溶液pH对聚丙烯酰胺溶液的影响

3.3结果分析及讨论

3.3.1 Na+、K+对聚丙烯酰胺溶液的影响

3.3.2 Mg2+、Ca2+、Ba2+、Fe2+对聚丙烯酰胺溶液的影响

3.3.3 S2-对聚丙烯酰胺溶液粘度的影响

3.3.4 溶液pH对聚丙烯酰胺溶液的影响

3.4 小结

第四章 油田回注污水除硫技术研究

4.1 实验试剂和仪器

4.2实验方法

4.2.1微生物竞争法、杀菌法处理效果与剂量优化

4.2.2处理后污水细菌、硫化物的变化

4.2.3处理后污水腐蚀速率的变化

4.3结果分析及讨论

4.3.1微生物竞争法、杀菌法处理效果与剂量优化

4.3.2处理后污水细菌、硫化物的变化

4.3.3 处理后污水腐蚀速率的变化

4.4 小结

第五章 现场实验

5.1 实验试剂和仪器

5.2实验方法

5.2.1不同加药量各站点硫化物的去除效果

5.2.2微生物竞争技术处理污水后聚丙烯酰胺溶液粘度的变化

5.2.3 硝酸盐对回注污水生物群落功能性的调控

5.2.4硝酸盐对回注污水生物群落结构的调控

5.3结果分析及讨论

5.3.1不同加药量下各站点硫化物的去除效果

5.3.2 聚丙烯酰胺溶液粘度的变化

5.3.3回注污水中微生物群落功能的变化

5.3.4 回注污水中微生物群落结构的变化

5.4 小结

结论

参考文献

附录

附录A DNA提取

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢