[发明专利]作为生物源硫化氢产生控制的氯氧阴离子的微生物代谢

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年6月3日提交的美国临时申请第61/493,367号的权益，其全部内容引入本文以供参考。

技术领域

本公开涉及通过使用氯氧阴离子和具有（高）氯酸盐还原活性的微生物来控制体系（如油和气藏以及油和气管道）中的硫化物（S^2-）含量的方法。

背景技术

硫化氢（H₂S）的产成导致多种腐蚀问题。例如，硫化物生成（sulfidogenesis）导致多种采油问题，包括油藏酸化、原油污染、金属腐蚀、和随后可堵塞抽油井的金属硫化物的沉淀。

微生物加强型采烃（MEHR）的重要方面是控制储藏酸化。储藏酸化的特征在于，通常在涉及注水的二次开采过程开始之后，制备气体中的H₂S和制备流体中的可溶HS^-显著增加。尽管已经提出几个非生物机制作为储藏酸化的原因，包括热化学的硫酸根（SO₄^2-）还原和黄铁矿（FeS₂）溶解，但现在广泛公认的是，由于注水，经异化硫酸盐还原菌（SRB）的硫酸盐还原是储藏酸化中硫化物产生的主要原因（Vance和Thrasher,Petroleum Microbiology,eds B.Ollivier & M.Magot,ASM Press,2005）。

用于井、管道、和泵体系的酸性介质冶金在工程开始时承担估计总工程成本的2%的成本费用，但是如果需要改装，可能是更高的数量级（Al-Rasheedi等人,SPE Middle East Oil Show,Society of Petroleum Engineers）。酸化产生设施也引起与防止操作者暴露于有毒H₂S、控制减少油水分离器性能的油湿硫化铁衬垫、管理干扰制备水清理和再循环的硫化铁固体、以及积聚可堵塞仪器且增强仪器腐蚀的硫化铁沉积相关的额外成本。另外，收入损失可产生于，施加于通过输出管线泵送具有过多H₂S浓度的高体积油和气的限制以确保体系完整性（Vance和Thrasher,Petroleum Microbiology,eds B.Ollivier&M.Magot,ASM Press,2005）。

致力于可抑制来自异化硫酸盐还原代谢的H₂S产生的机制。重要的研究集中于通过向注水中添加硝酸盐来对SRB活性进行热力学抑制。热力学考虑指示，微生物硝酸盐还原比Fe(III)还原、硫酸盐还原、或甲烷生成更有利，因此应该首先发生（Coates和Achenbach,Manual of Environmental Microbiology,eds C.J.Hurst等人,719-727,ASM Press,2001；以及Lovely和Chapelle,Reviews of Geophysics33,365-381,1995）。例如，与硝酸盐还原耦合的甲苯厌氧降解的吉布斯自由能（ΔG_o’=-3,554kJmol^-1甲苯）显著高于与硫酸盐还原耦合的吉布斯自由能（ΔG_o’=-205kJmol^-1甲苯）。因此，添加过量硝酸盐应该导致该电子受体的优先利用和硫酸盐还原的选择性抑制。

然而，在不限制电子供体的体系中，例如在烃储备表示对活性微生物群落的生物可降解碳的无尽供应的油藏中，硝酸盐优于硫酸盐的热力学优先使用不相互排斥（Coates和Achenbach,Manual of Environmental Microbiology,eds C.J.Hurst等人,719-727,ASM Press,2001；以及Van Trump和Coates,Isme J3,466-476,2009）。如此，尽管硝酸盐的存在会减慢硫酸盐还原，但其不会完全地抑制硫酸盐代谢。此外，先前研究的结果表明，在建立活性SRB群落时，热力学更有利的电子受体（例如Fe(III)）的添加可能不足以完全抑制硫酸盐还原（Coates等人,Environmental Science and Technology30,2784-2789,1996）。

因而，需要开发调节例如在采油期间由体系中的微生物硫酸盐还原产生的S^2-的量的经济有效的方法。

发明内容