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油田回注水微生物腐蚀控制研究

作　者: 陈昊宇
导　师: 汪卫东；张秀霞
学　校: 中国石油大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 油田回注水微生物腐蚀硫酸盐还原菌杀菌剂去营养化生物竞争
分类号: TE983
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文针对油田回注水水质沿程恶化问题,以胜利油田宁海区回注水为研究对象,研究了回注水微生物腐蚀情况,结果表明,微生物腐蚀是回注水水质恶化的重要原因。在此基础上,对比研究了杀菌剂、去营养化及生物竞争等三种控制微生物腐蚀的方法。应用高温蒸汽灭菌、离心除菌和过滤除菌三种方法考察了回注水去除细菌后的腐蚀变化情况,从而研究微生物在回注水腐蚀中的贡献率。结果表明,高温蒸汽灭菌法能完全杀灭细菌,但在灭菌过程中,污水的化学性质会发生变化;离心除菌法虽不改变水的化学性质,但污水中的细菌不能完全去除;而过滤除菌法既不改变水的化学性质,又能全部去除细菌,能较好的反映微生物在腐蚀中的作用。结果表明,微生物是宁海区回注水腐蚀的主导因素,对腐蚀的贡献率高达到57%~72%,由于腐蚀导致污水的悬浮物含量升高,因此,该研究结果也证实了微生物腐蚀是回注水水质沿程恶化的重要原因。投加杀菌剂控制微生物腐蚀的实验结果表明,改进型季铵盐杀菌剂BC-12B不仅杀菌效果明显优于传统的杀菌剂1227,而且投加量仅为后者的1/2,同时还具备一定的缓蚀作用,能使回注水平均腐蚀率降低73.3%。因此,选择合适的杀菌剂,能在一段时间内很好的控制微生物腐蚀。应用驯化的活性污泥对油田污水进行处理,经处理参数优化后,可获得较好的处理效果,系统出水原油含量可降至1.0 mg/L以下,COD值可降至60 mg/L,悬浮物含量为10 mg/L。采用活性污泥生化处理后,降低了回注水的COD含量,从而去除污水中细菌所需要的相关营养,这种去营养化方法,能完全抑制SRB的活性,其含量未检出,TGB和FB含量也几乎为0,因此,能有效的抑制微生物腐蚀,使回注水平均腐蚀率降低70%,悬浮物增量可降低74.8%。从工程角度来看,油田回注水经生化处理后,溶解氧、好氧菌等含量很高,使回注水腐蚀性增强,不宜直接回注。经生化-除氧-过滤综合处理后,回注水中SRB等细菌全部被去除且溶解氧含量大大降低,从而有效的降低了回注水腐蚀性,大幅降低回注水沿程恶化。另外,在油田回注水中投加50 mg/L的硝酸盐后,能够有效的激活反硝化细菌,其含量从140个/mL增殖到15000个/mL,反硝化细菌能很好的抑制硫酸盐还原菌,其含量未检出,因此,利用反硝化细菌抑制硫酸盐还原菌的生物竞争方法,对于抑制回注水微生物腐蚀及其造成的悬浮物含量增加有较好的效果,能使回注水腐蚀率降低30%左右。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-26
  1.1 课题来源与选题依据  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-23
    1.2.1 油田回注水微生物腐蚀机理研究  13-17
    1.2.2 油田回注水微生物腐蚀防护技术  17-20
    1.2.3 反硝化抑制 SRB 的机理研究现状  20-21
    1.2.4 油田回注水恶化及其控制技术  21-23
  1.3 课题的研究目标、研究内容和拟解决的关键问题  23-24
    1.3.1 研究目标  23
    1.3.2 研究内容  23-24
    1.3.3 拟解决的关键问题  24
  1.4 课题的研究方法、技术路线及其可行性分析  24-26
    1.4.1 研究方法  24-25
    1.4.2 技术路线  25
    1.4.3 可行性分析  25-26
第二章油田回注水微生物腐蚀贡献率研究  26-41
  2.1 实验目的  26
  2.2 实验仪器及药品  26-27
    2.2.1 实验仪器  26-27
    2.2.2 实验药品  27
  2.3 实验方法  27-30
    2.3.1 油田回注水水样采集  27-28
    2.3.2 油田回注水水质分析方法  28-29
    2.3.3 腐蚀实验  29
    2.3.4 高温蒸汽灭菌  29
    2.3.5 离心分离菌体  29-30
    2.3.6 过滤除去菌体  30
  2.4 结果与讨论  30-40
    2.4.1 油田回注水水质分析  30
    2.4.2 油田回注水腐蚀性考察  30-31
    2.4.3 油田回注水沿程恶化情况现场调研  31-32
    2.4.4 高温蒸汽灭菌效果及对回注水腐蚀的影响  32-34
    2.4.5 离心除菌效果及对回注水腐蚀的影响  34-35
    2.4.6 过滤除菌效果及对回注水腐蚀的影响  35-36
    2.4.7 回注水微生物腐蚀贡献率研究  36-37
    2.4.8 微生物腐蚀产物的表面分析  37-38
    2.4.9 油田回注水腐蚀率与悬浮物含量相关性分析  38-40
  2.5 本章小结  40-41
第三章杀菌剂控制回注水微生物腐蚀效果研究  41-54
  3.1 实验目的  41
  3.2 实验仪器及药品  41-42
    3.2.1 实验仪器  41-42
    3.2.2 实验药品  42
  3.3 实验方法  42-43
    3.3.1 实验用水  42
    3.3.2 悬浮固体含量测定  42
    3.3.3 细菌含量测定  42
    3.3.4 腐蚀实验  42-43
    3.3.5 杀菌剂的配置  43
    3.3.6 杀菌实验  43
    3.3.7 杀菌率的计算  43
  3.4 结果与讨论  43-52
    3.4.1 杀菌剂1227 杀菌效果及其对回注水微生物腐蚀的影响  43-46
    3.4.2 杀菌剂BC-12B 杀菌效果及其对回注水微生物腐蚀的影响  46-50
    3.4.3 两种杀菌剂的比较  50-52
  3.5 本章小结  52-54
第四章去营养化抑制回注水微生物腐蚀效果研究  54-78
  4.1 实验目的  54
  4.2 实验仪器及药品  54-56
    4.2.1 实验仪器  54-55
    4.2.2 实验药品  55-56
  4.3 实验方法  56-59
    4.3.1 水质分析方法  56-57
    4.3.2 活性污泥理化性质的测定方法  57
    4.3.3 腐蚀实验  57
    4.3.4 生化处理实验  57-58
    4.3.5 基因组DNA 的提取  58
    4.3.6 基因组DNA V3 区的PCR 扩增  58
    4.3.7 PCR 产物的DGGE 分析  58-59
  4.4 活性污泥驯化、影响因素优化及处理效果考察  59-66
    4.4.1 活性污泥驯化  59-60
    4.4.2 影响活性污泥活性的因素优化  60-63
    4.4.3 活性污泥处理回注水效果考察  63-65
    4.4.4 活性污泥特性测定及生物相观察  65-66
  4.5 结果与讨论  66-76
    4.5.1 去营养化抑制细菌活性研究  66-70
    4.5.2 去营养化抑制回注水微生物腐蚀的效果研究  70-71
    4.5.3 回注水生化处理对腐蚀的影响研究  71-74
    4.5.4 回注水“生化-除氧-过滤”处理对腐蚀的影响研究  74-76
  4.6 本章小结  76-78
第五章生物竞争抑制回注水微生物腐蚀效果研究  78-86
  5.1 实验目的  78
  5.2 实验仪器及药品  78-79
    5.2.1 实验仪器  78-79
    5.2.2 实验药品  79
  5.3 实验方法  79
    5.3.1 悬浮固体含量测定  79
    5.3.2 细菌含量测定  79
    5.3.3 腐蚀实验  79
  5.4 结果与讨论  79-85
    5.4.1 硝酸盐对反硝化细菌的激活效果研究  79-80
    5.4.2 反硝化细菌对硫酸盐还原菌的抑制效果研究  80-81
    5.4.3 投加硝酸盐对其它有害菌的影响  81-82
    5.4.4 生物竞争抑制油田回注水微生物腐蚀的效果研究  82-85
  5.5 本章小结  85-86
结论  86-88
参考文献  88-96
附录  96-106
  附录A 原油含量标准曲线的绘制  96
  附录B 细菌含量的测定  96-98
  附录C 细菌基因组DNA 提取方法  98-100
  附录D 基因组DNA 及PCR 产物琼脂糖电泳  100-101
  附录E PCR 扩增步骤  101-102
  附录F DGGE 实验方法  102-106
攻读硕士学位期间取得的学术成果  106-107
致谢  107

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