天然气藏中硫化氢成因研究进展

目前普遍认为天然气藏中硫化氢主要为生物硫酸盐还原（BSR）、硫酸盐热化学还原（TSR）和含硫化合物热裂解等成因。一般认为,天然气中高含硫化氢是硫酸盐热化学还原作用的结果。从气藏的地质和地球化学等方面,可以找到气藏发生硫酸盐热化学还原作用后的许多证据,根据这些证据,可以很好地判断气藏是否发生过硫酸盐热化学还原作用。尽管对天然气藏中硫化氢研究已取得一定的成果,但仍存在许多亟待认识的问题,如硫化氢的成因机理、分布规律、地质-地球化学特征,硫化氢与油气的关系,以及硫化氢形成的主控因素等。总结了国内外关于硫化氢天然气成因研究进展及其存在的问题,以期引起人们对硫化氢天然气的关注。     

鄂尔多斯盆地中东部奥陶系马家沟组硫化氢成因——来自流体包裹体的证据

硫化氢成因对认识碳酸盐岩型天然气的成藏问题具有重要意义.以鄂尔多斯盆地中东部地区Tao112井马家沟组岩心样品为研究对象,通过系统采样、薄片制备、流体包裹体岩相学观察、阴极发光分析、显微测温和流体包裹体激光拉曼光谱测试,分析了研究区硫化氢的成因类型和形成机制,探讨了马家沟组中、下组合天然气的成藏特征.结果 表明,Tao...     

柴达木盆地英雄岭地区硫化氢形成机理及分布预测

近年来,柴达木盆地英雄岭地区下干柴沟组上段（E₃²）咸化湖相碳酸盐岩中发现了含硫化氢气藏。为了明确硫化氢的成因机理和有效预测其分布,开展了天然气地化特征分析和模拟实验。结果表明：①英雄岭中部地区硫化氢为硫酸盐热化学还原（TSR）产物,温度越高,生成量越大。烃源岩的发育、广泛分布的膏盐岩地层、较高的地温梯度及大量发育的孔隙型储层为含硫化氢气藏的形成提供了有利条件。②受晚喜山运动整体抬升影响,现今地层在历史成藏时期所经历的最高古地温更高。③E₃²沉积期,湖盆中心岩盐发育,油气封盖条件较好,盐下孔隙型储层的发育有利于硫化氢的富集,综合预测英雄岭中部—干柴沟一带的盐下地层为硫化氢富集区。该研究成果对含硫化氢气藏的勘探部署与生产安全均具有重要意义。     

含硫化氢天然气的形成机制及分布规律研究

含硫化氢天然气在全球分布广泛。我国目前已在四川、渤海湾、鄂尔多斯、塔里木和准噶尔等含油气盆地发现了含硫化氢天然气。其中四川盆地川东北气区、华北赵兰庄气田和胜利油田罗家气田为高含硫化氢气田。在对国内外硫化氢研究现状分析和对硫化氢成因机理、成因类型和高含硫化氢气田地质特征研究的基础上,认为上述3个高含硫化氢气田的硫化氢均主要为硫酸盐热化学还原成因(ThermochemicalSulfateReduction,TSR)。     

天然气储层中硫化氢分布规律、成因及对生产的影响

天然气中硫化氢含量的高低受储层岩性的控制，碎屑岩储集层天然气不舍或贫舍硫化氢，其含量最高不超过1％；碳酸盐岩储集层天然气中则较普遍含有硫化氢，有的含量非常高。碳酸盐岩一蒸发岩中的石膏是形成天然气储层中硫化氨的基础。本文概述了天然气储层中硫化氢形成的地质条件、分布规律和成因机制，并讨论了由于天然气储层中存在硫化氢气体，储层改造所面临的技术问题，以厦由于硫沉积所带来的腐蚀问题对生产的影响。     

科学安全勘探开发高硫化氢天然气田的建议

天然气中硫化氢含量超过2％称高硫化氢气。硫化氢极毒，人吸入浓度1g／m^2的H2S(相当于天然气中含0．063％的H2S)时，数秒钟内即可死亡。高硫化氢气仅出现在碳酸盐岩储集层中，碎屑岩储集层的天然气中硫化氢含量很低，绝大部分在民用标准之下(20mg／m^3)，无需脱硫即可使用。高硫化氢气田均分布在碳酸盐岩一硫酸盐岩地层组合中，有三种成因：①高温还原成因；②生物还原成因；③裂解成因。我国以往在高硫化氢天然气地质和地球化学、硫化氢气井地质、工程和开发系列技术、普及防硫化氢知识、迅速消除硫化氢大范围空气毒性污染方面的研究薄弱，建议加强这些方面的研究，以科学安全勘探开发高硫化氢气田。图1参15     

四川盆地海相天然气富集成藏特征与勘探潜力

四川盆地是一个高度富气的盆地,在四川盆地已发现的海相大中型气田多以孔隙型储层为主,普遍含有硫化氢(一般占天然气体积的0.2%~17%),烃类主要以原油裂解气为主.充足的气源是四川盆地海相油气富集的重要条件,古隆起为海相油气的聚集提供了圈闭条件,富含膏盐的白云岩储层为硫化氢的形成提供了硫源和催化条件.海相层系大多经历过较大的埋深,这为硫酸盐热化学还原反应的发生提供了热动力条件,而硫酸盐热化学还原反应过程更为原油裂解提供了催化条件,导致气藏中既富含硫化氢又富含甲烷气.研究表明,川东北地区飞仙关组和长兴组成藏条件优越,是最现实的勘探目的层系;四川盆地邻近膏盐层上下的大量薄层席状分布的孔隙型白云岩储层为潜在的勘探目的层;川东地区是四川盆地勘探潜力最大的地区.     

四川盆地超深层天然气地球化学特征

对四川盆地38口井超深层(埋深大于6 000 m)天然气组分及其地球化学特征进行分析,以判明超深层天然气成因。四川盆地超深层天然气组分具如下特征:甲烷占绝对优势,含量最高达99.56%,平均86.67%;乙烷含量低,平均为0.13%;几乎没有丙、丁烷,为干气,属过成熟度气。硫化氢含量最高为25.21%,平均为5.45%;烷烃气碳同位素组成为:δ~(13)C_1值从-33.6‰变化至-26.7‰,δ~(13)C_2值从-32.9‰变化至-22.1‰,绝大部分没有倒转而主要为正碳同位素组成系列。烷烃气氢同位素组成为:δD_1值从-156‰变化至-113‰,少量井δD_2值从-103‰变化至-89‰。二氧化碳碳同位素组成为:δ~(13)C_(CO_2)值从-17.2‰变化至1.9‰,绝大部分在0±3‰范围。根据δ~(13)C_1-δ~(13)C_2-δ~(13)C_3鉴别图版,盆地超深层烷烃气除个别井外绝大部分为煤成气。根据二氧化碳成因鉴别图和δ~(13)C_(CO_2)值,判定除个别井外,超深层二氧化碳绝大部分为碳酸盐岩变质成因。龙岗气田和元坝气田超深层硫化氢为非生物还原型(热化学硫酸盐还原成因),双探号井的超深层硫化氢可能为裂解型(硫酸盐热裂解成因)。     

鄂尔多斯盆地奥陶系下组合天然气成藏条件与勘探方向

利用钻井岩心、测井、地震等资料开展烃源岩、储集层评价,并通过天然气同位素组成、天然气组分、流体包裹体分析,开展天然气成因识别等工作,研究鄂尔多斯盆地深层奥陶系下组合膏盐岩相关地层的天然气成藏条件。结果表明,(1)下组合天然气为来自海相烃源岩的高热演化干气,其天然气甲烷碳同位素组成偏轻、乙烷碳同位素组成偏重。天然气组分判识结果是原油裂解气。烃类流体与硫酸盐发生过硫酸盐热化学还原反应,依据是岩心中见到硫磺晶体,天然气中发现硫化氢,烃类及硫化氢流体包裹体广泛发育。(2)奥陶系下组合环绕盐洼带大面积发育泥质岩,累计厚度为20～80 m。有效烃源岩大多为富有机质纹层泥质岩或者藻团块、藻云岩,有机碳测试含量主体范围为0.1%～0.5%,平均值为0.31%,最高可达3.24%。有机酸盐恢复后平均有机碳含量可达0.58%,表明烃源岩具备较好供烃潜力。(3)沉积期古隆起控制储集层分布。中央古隆起东侧发育乌审旗—靖边继承性次级古隆起,神木—子洲附近发育厚层盐岩形成的低隆,均控制准同生颗粒滩白云岩储集层分布。膏盐岩咸化环境对储集层发育具有促进作用。下组合发育白云岩晶间孔型、溶蚀孔型和裂缝型3类储集层,其中晶间孔和溶蚀孔为主要储集空间。(4)下组合发育致密碳酸盐岩和膏盐岩两类盖层,分别控制形成两类生储盖组合。总体是海相源岩供烃、滩相灰云岩储集、小微断裂输导、构造-岩性圈闭聚集的成藏模式。(5)下组合马家沟组三段和四段是重要目的层,平面上乌审旗—靖边次级古隆起和神木—子洲低隆是白云岩与灰岩交互过渡带,隆起带东侧发育致密石灰岩,利于形成岩性上倾遮挡气藏,近期两口风险井钻探效果良好,表明两个隆起带是重要勘探方向。图11表1参46     

通南巴地区下三叠统硫化氢成因及分布

位于四川盆地东北部通南巴构造带上的河坝1井在下三叠统测试获得工业气流，但气样分析中发现了一定浓度的硫化氢，目前还未见到该区硫化氢成因的相关研究成果及报道。为此，对该区下三叠统硫化氢成因及分布进行了研究。通过总结归纳自然界中硫化氢的各种生成机理和特点，对比邻区高含硫化氢气藏的储层特征，认为通南巴地区气藏中的硫化氢由硫酸盐热化学还原作用（TSR）所产生。以此为硫化氢分布预测的依据和前提，进而预测该区下三叠统嘉陵江组三段、嘉一段和飞仙关组三段基本不含硫化氢；嘉二段和飞四段具备硫化氢生成的条件，特别是嘉二段在测试及试采中均发现了一定浓度的硫化氢，但飞四段硫化氢含量有限。     

川东北高含硫化氢气藏中储层沥青的特征

川东北普光气田和毛坝气田高含硫化氢气藏中储层沥青显微镜下光学特征、沥青反射率值及S/C原子比均具有明显的非均质性,这说明在由古油藏原油高温热裂解形成现今气藏的过程中硫酸盐热化学还原（TSR）反应不充分。同时,飞仙关组和长兴组气藏中硫化氢相对含量与烃类气体组分及碳同位素之间没有明显的相关性,进一步说明TSR反应还没有明显波及到烃类气体。这一研究结果表明这些气藏中烃类气体组分及碳同位素没有受到TSR反应的明显影响,因而能够基本反映母源性质和演化程度,在天然气成因分析及气源对比研究时可能不需要经过人们以往所建议的大幅度校正,这对于该地区天然气藏的成因与成藏机制解剖具有重要的指导意义。     

济阳坳陷孤北潜山带天然气成因类型及分布规律

对孤北潜山带天然气组分、碳同位素及轻烃地球化学特征的研究表明,孤北潜山带天然气主要有3种成因类型,即油型气,煤型气和混合气。其中,义155、孤北古1井天然气为煤型气,渤601、渤深6井天然气为油型气,孤北古2、渤古4、义132等井天然气为油型气与煤型气的混合气。结合该区地质特征研究认为,孤北潜山带天然气碳同位素和轻烃呈规律性变化,自西向东从第一排山至第四排山碳同位素逐渐变重,甲基环己烷指数和苯指数逐渐增大,天然气成因类型从油型气过渡到煤型气。结果显示,该区天然气的分布明显受气源岩和断层的控制,其中油型气主要分布在第一排山,油型气与煤型气的混合气分布在第二、第三排山南部靠近孤北断层地区,煤型气主要分布于第二、第三排山北部远离孤北断层地区及第四排山。     

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本研究以四川盆地科学探索井高科 1井为重点研究对象 ,研究了早古生代地层中沥青的光性、成因类型、分布特征及形成时间 ,探讨了沥青在地史时期的成气期及生气潜力。高科 1井位于川中乐山—龙女寺加里东古隆起高石梯构造的主高点。高石梯构造东邻古基井构造、西南邻近威远构造及资阳古圈闭。该构造是以震旦系为主体的天然气有利聚集区 ,预测天然气圈闭资源量为 30 0× 10 8m3 。高科 1井钻遇侏罗系、三叠系、石炭—二叠系、下奥陶统、寒武系及震旦系 ,其中缺失志留系—泥盆系。烃源岩是寒武系及震旦系暗色泥岩及暗色碳酸盐岩。储层是震旦系…     

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我国目前已在四川盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地和准噶尔盆地等发现了含硫化氢气藏，含硫化氢天然气和高含硫化氢天然气已成为我国天然气资源的重要组成部分。由于硫化氢极强的毒性和腐蚀性，威胁着钻采生产过程中的每一个环节，极易发生事故。而目前国内外对硫化氢的成因机理、分布规律和控制因素等方面的认识尚不能做到有效预测，安全钻采等工艺技术尚不配套成熟，在硫化氢出现时的防御措施也不到位，因此尽快开展硫化氢研究已是当务之急。研究了硫化氢天然气勘探开发中存在的问题：地质认识不足，形成机理掌握不够，地化特性考虑不充分等。指出了中国含硫化氢天然气资源潜力在陆上已开发气区和海陆碳酸盐岩储层中都十分巨大。     

热采过程中硫化氢成因机制

为了防范稠油油藏注蒸汽开采过程中井口产出硫化氢所造成的安全隐患,增强热采油井安全生产水平,亟需对稠油热采过程中硫化氢的来源及成因机制开展相关实验研究。对辽河小洼油田洼38区块的岩心、原油和产出水3种不同物质开展了含硫量测定、硫同位素分析和H₂S生成热模拟实验。实验研究结果表明:稠油热采中生成的硫化氢主要来源于岩心和稠油;在硫同位素分馏过程中,形成硫化物(H₂S)的δ³⁴S反映了硫酸盐热化学还原过程中硫在较高温度下的分馏特征;硫化氢的生成机理主要为高温高压酸性环境下稠油水热裂解和硫酸盐热化学还原之间的交互作用。     

鄂尔多斯盆地奥陶系中组合成藏特征及勘探启示

下古生界碳酸盐岩是鄂尔多斯盆地天然气勘探的重要层系,20世纪末在盆地中部下古生界发现并探明的靖边气田,就是发育在奥陶系顶部的碳酸盐岩古风化壳气藏,也是该盆地目前的主力气田之一。中国石油长庆油田公司近期通过对碳酸盐岩成藏机制的不断深化研究和不懈勘探探索,在鄂尔多斯盆地中央古隆起东侧地区发现了奥陶系中组合岩性圈闭的碳酸盐岩含气新类型,其在储层发育特征、圈闭成藏机理及气藏分布规律等方面均明显有别于靖边地区的古风化壳气藏：①储层类型主要为白云岩晶间孔储层,其发育受控于颗粒滩沉积微相及古隆起东侧特殊的白云岩化作用条件;②圈闭类型主要为岩性圈闭,成因受控于短期海侵形成的区域岩性相变和燕山期盆地东部抬升的构造背景;③气藏呈现出环中央古隆起区域性分布的特征,形成多层系叠合含气、大范围带状展布的岩性圈闭有利成藏区带。对奥陶系中组合成藏新领域研究认识的深化,推动了天然气勘探思路的转变,对于今后鄂尔多斯盆地新领域研究、勘探方法、勘探方向等都具有重要的启示。     

松辽盆地昌德东CO2气藏形成机制及成藏模式

通过对松辽盆地北部昌德东地区CO2气藏中天然气组分、天然气成因、气藏特征、断裂及火山岩相等研究,探讨昌德东地区CO2气藏的形成机制及成藏模式.研究表明,昌德东地区CO2为幔源成因,烃类气为油型气与无机烃类气混合成因;芳深9井-芳深701井区为CO2气藏,芳深6井-芳深7井区属高含CO2气藏,二者是两个互不连通的气藏系统.松辽盆地深层CO2气藏的形成机制可概括为:深部热流底辟体的顶部是CO2的储集库.基底大断裂向下收敛于拆离带并沟通CO2气源,CO2通过基底大断裂和古火山通道向上输导并在适当圈闭中聚集成藏.运聚通道组合类型的差异以及运移过程中天然气的重力分异作用是导致芳深9井-芳深701井区和芳深6井-芳深7井区气藏中CO2含量差异的根本原因.图5表3参32     

渤海海域渤中凹陷西南环硫化氢特征及成因机制研究

渤海海域渤中凹陷西南环B25-A油田、B22-A构造钻井过程中发现微量硫化氢,B21-B、B22-A构造天然气藏中也检测出微量硫化氢。硫化氢存在四类主要成因机制,包括含硫有机化合物的热裂解、硫酸盐热化学还原(TSR)、生物作用成因(BSR)及次生成因,B22-A、B21-B奥陶系天然气藏地层温度超过170°,硫化氢由含硫有机化合物的热裂解形成,B22-A东营组钻井过程中的硫化氢是从下伏碳酸盐潜山运移并富集于储层中。通过B25-A油田地层中硫含量、沉积环境、硫酸盐含量、原油色谱特征等分析认为,硫化氢是由细菌降解原油而成。渤海海域富含硫酸盐地层较少,不存在高含量硫化氢产生的条件。通过硫化氢的成因机制研究和地质条件分析,可以预测硫化氢出现的地层和含量范围;硫化氢的存在在一定意义上对油气成藏具有指示作用。     

大庆油田伴生气中硫化氢的成因初探

近年来,由于油田伴生气中硫化氢浓度的升高,给伴生气的集输、加工和利用带来了一定困难,因此硫化氢的成因、分布及控制措施等问题引起人们的普遍关注. 1.硫化氢的成因从硫化氢形成的原因和时间考虑,将油田伴生气中的硫化氢可分为原生硫化氢和次生硫化氢. 原生硫化氢是指由形成油气层的生物体的代谢和降解、金属硫化物的氧化、不稳定含硫有机化合物的热化学分解及硫酸盐的热化学还原等作用所产生的硫化氢.这类硫化     

鄂尔多斯盆地奥陶系岩溶古地貌气藏特征及勘探进展

依据古岩溶和碳酸盐岩成藏地质理论,系统分析了鄂尔多斯盆地奥陶系海相碳酸盐岩天然气成藏地质背景及非常规隐蔽性大型岩溶古地貌气藏的烃源、储层、盖层、圈闭及运聚规律等基本特征,提出了稳定地台区海相碳酸盐岩储层与圈闭是成藏要素中的关键因素。并以此为重点,深入研究了古岩溶成因和岩溶古地貌的发育特征,揭示了古风化壳孔、洞、缝网络与气藏圈闭形成的机制和分布规律。并通过古地貌模式的建立及其在实践中的应用,使奥陶系古风化壳天然气勘探不断取得了进展。