胜利油田科研人员在采出水处理现场进行比对试验。岳胜辉 摄

    □任厚毅 于丹丹

    用功能菌去除有机物

    面对油田开发中后期采出水量激增的挑战，胜利油田聚焦石油微生物技术，利用微生物的特性和功能，不仅解决了采出水处理的难题，还实现了无副作用、低能耗、原料可再生的绿色处理方式。科研人员筛选出高效菌种，通过生化工艺，将原油等有机物降解为二氧化碳和水，再结合超滤和反渗透膜技术，彻底去除采出水中的悬浮物和无机离子，实现了采出水的深度净化。

    “如果把微生物排成1500行1500列的方阵，大概有一粒芝麻的大小。”在显微镜实验室，胜利油田微生物技术首席专家汪卫东介绍微生物样品在显微镜下的形态和运动状况。

    生化工艺就是利用细菌降解水中的有机物，原生动物捕食细菌，维持生态平衡，达到净化水质的目的。生化水处理的技术核心是功能细菌的选取，并进行培养驯化。培养驯化后的功能菌可去除大部分原油等有机物，再配合适合的过滤、脱氧和杀菌等处理工艺，经过来水、气浮、冷却、生化、沉降、超滤等流程，从根本上去除采出水中的有机物。此外，还要考虑降低后续精细处理设备的膜污染问题，进一步提高精细处理效率。

    2018年，胜利油田首次建成达到工业化标准的生化精细水处理工艺流程，筛选的高效菌降解原油速率是文献记录最高速率的1.5倍，并且在国内首次将生化工艺中的生物膜工艺与管式中空纤维超滤结合应用于工业水处理。

    2019年，工艺进一步升级，形成目前最先进的采出水处理工艺——生化双膜技术。其原理是通过微生物的作用，将原油等有机污染物转化成二氧化碳和水，利用超滤和反渗透膜去除采出水中的悬浮物和无机离子，收到最佳采出水处理效果。

    胜利油田滨南采油厂管理六区单14注水站的生化+双膜工业化处理流程日处理油田采出水200立方米，稳定运行已超3年，出水水质稳定，采出水利用率达95%。

    采出水变身清水

    “经过生化处理的采出水，矿化度、硬度等方面指标均远优于自来水，甚至可以饮用，更不用说锅炉用水标准了。”在单14注水站，胜利油田石油工程技术研究院微生物所副研究员潘永强接了一杯地下采出水介绍。

    联合站采出水负荷高，而热采锅炉清水需求量大。对此，2020年初，胜利油田石油工程技术研究院微生物所科研人员立项“油田采出水注汽锅炉资源化利用技术研究”课题，开展了生化处理工艺规模化应用研究，包括生化处理系统的快速建立、高效菌种菌群的优化、提高生化效率、提高污水COD（化学需氧量）去除率，以及超滤膜的应用适应性研究、反渗透适应性研究等，均取得突破性进展。

    科研人员开展了采出水注汽锅炉资源化利用试验。截至目前，试验流程已平稳运行超3年，经处理的水矿化度由19000毫克/升降到110毫克/升，硬度由1450毫克/升降为0，各项指标远远优于自来水，完全符合锅炉用水的标准。

    如果采出水沉积在油井周围，时间长了大部分的轻质、易降解石油烃组分完全挥发，难降解的胶质和沥青质等组分与泥砂黏附在一起，会形成老化油泥。针对这些油田退役井场、站库土壤盐碱度高、污染物黏度大等处置难题，科研人员研发了以微生物强化修复为核心的修复技术，通过开发耐盐碱高效石油烃降解菌株，配套淋洗等处理工艺，实现无害化处置。目前已形成针对落地油泥、罐底泥、改性污泥和油污土壤等四大类油田产出水沉积物的处置技术体系，并逐步进入现场试验。

    用微生物“打败”微生物

    6月10日，一批生物制剂被送到孤岛采油厂孤四注水站，用于采出水配制聚合物溶液。不久，该区块的聚合物溶液黏度由30毫帕·秒上升到50毫帕·秒，效果立竿见影，产油量逐步提升。

    在聚合物驱油技术中，硫酸盐还原菌的存在导致聚合物溶液黏度下降，影响采油效率。硫酸盐还原菌存在于土壤、海水、河水、地下管道及油气井等环境。采出水中硫酸盐还原菌的滋生使硫化氢含量增加，导致聚合物溶液黏度损失。不解决这个问题，采出水配制聚合物溶液难以被有效利用。

    历经多年攻关，科研人员形成了“胜利化学驱聚合物溶液保黏关键技术”，其中“微生物脱硫抑硫提高化学驱聚合物溶液黏度技术”最为关键。

    “这是一种利用微生物来抑制微生物的方法。”汪卫东解释，“通过营养竞争，扶植有益的细菌，抑制有害的细菌生长。”

    科研人员通过研究找到了一系列对化学驱溶液配制有除硫抑硫功能的“益生菌”，可以针对不同区块采出水特性进行优选复配，使其发挥最大功效，将“益生菌”制成微生物制剂添加到聚合物溶液中后，这些细菌能够完全适应化学驱开发的苛刻油藏条件，去除硫酸盐还原菌代谢产生的有害产物，占领它们的营地，挤压它们的生存空间，有效降低它们的活性，显著遏制聚合物溶液黏度下降。

    胜利油田应用该技术处理采出水规模达68000立方米/日，提升聚合物溶液黏度超过40%，由于聚合物黏度提升，每年节约聚合物干粉超9000万元。这项关键技术目前已被推广到胜利油田90%以上的化学驱项目，助力我国Ⅱ类、Ⅲ类油藏化学驱技术升级迭代。