稠油硫酸盐热化学还原生成H2S实验研究

为了研究稠油注汽热采过程中生成H₂S机理，以Na₂SO₄，CaSO₄，MgSO₄，Fe₂（SO₄）₃，Al₂（SO₄）₃与稠油硫酸盐热化学还原（TSR）实验为基础，探究稠油TSR生成H₂S机理。实验表明，不同硫酸盐与稠油反应生成H₂S不尽相同，硫酸盐的阳离子所带电荷数决定TSR反应程度的难易，电荷数越多越容易进行反应，且H₂S生成量顺序为Al₂（SO₄）₃>Fe₂（SO₄）₃ > MgSO₄ > CaSO₄ > Na₂SO₄，但生成的烃量顺序为Fe₂（SO₄）₃ > Al₂（SO₄）₃ > MgSO₄ > CaSO₄ > Na₂SO₄。与其他硫酸盐不同的是，由于Fe₂（SO₄）₃的氧化性，Fe³⁺可能与生成的H₂S进一步反应。通过傅里叶红外变换光谱（FT-IR）对固相检测发现，不仅存在金属氧化物（CaO，MgO，Fe₂O₃，Al₂O₃）还存在FeS₂。最后，通过对MgSO₄油相硫含量的检测发现，反应后硫含量高于原油硫含量，证明了无机硫向有机硫的转化。     

川东北部飞仙关组气藏气体组分成因研究

川东北飞仙关组气藏为高含硫、过成熟常压（低压）的超干气藏,其地层在地质历史上经过了深埋藏和高温作用,具备了原油裂解的条件,包裹体资料证明原始气藏含有大量的高烃组分和液态沥青,且不含H₂S,确认气藏为原油裂解产物。气藏储层发育在膏盐岩中,原油裂解气与其中的硫酸盐矿物发生热化学还原作用（TSR）,消耗了大量的高烃气体,并产生大量H₂S和CO₂,所以现今气藏表现为高含硫和过成熟特征。硫酸盐岩热化学反应（TSR）生成的H₂S和CO₂大量溶解在水中,形成大量的酸,其产生的溶蚀作用极大地提高了储集空间,造成了现在气藏压力较低的特点。     

TSR 反应中地球化学条件的热力学估算

从化学热力学的角度, 通过热力学计算和绘制热力学相图, 针对硫酸盐热化学还原反应(TSR反应)和H₂S对碳酸盐岩的溶蚀两个化学反应过程, 判别其发生的可能性、方向和物理化学条件, 求取不同温度下CaSO₄ (或SO₄²⁻)被直接还原为H₂S的离子浓度、pH和氧化还原条件; 指出在地质体系中, 当CaCO₃处于沉淀–溶解的边界时, 少量酸性流体的加入就会使沉淀转为溶解, 而当Ca²⁺和CO₃²⁻浓度升高时, 又达到新的沉淀–溶解平衡。H₂S对CaCO₃的溶蚀在深度约为1000 m时达到最佳效果, 长期、多次的TSR反应才能产生充足的酸性流体(即H₂S), 这是溶蚀改造碳酸盐岩储层达到明显效果的必要条件。     

三种端元气δ13C1-Ro模型建立与应用

端元气δ¹³C₁-R_o模型是天然气成因判识、气源对比及混源气定量判识的重要工具。为了满足Ⅱ型有机质生成天然气识别及评价的需要,根据母质类型将有机热成因天然气划分为I、Ⅱ和Ⅲ型等3种端元气,并利用126组实测天然气数据得到3种端元气的δ¹³C₁-R_o模型。I型,δ¹³C₁=27.55 lg R_o-47.20;Ⅱ型,δ¹³C₁=25.55 lg R_o-40.76;Ⅲ型,δ¹³C₁=48.77 lg R_o-34.10（R_o < 0.9%）,δ¹³C₁=22.42 lg R_o-34.80（R_o ≥ 0.9%）。为了方便模型应利用建模样品的δ¹³C₁、δ¹³C₂数据,绘制了三端元气及其混源气的别图版。根据该图版,济阳拗陷坨165、车571与孤东9井天然气分别为I和Ⅱ型端元气混源、Ⅱ型端元气与I型端元气。     

Investigation of the deterioration of passive films in H<Subscript>2</Subscript>S-containing solutions

The effect of H₂S on the corrosion behavior of 316L stainless steel was investigated using electrochemical methods by changing the gas condition from CO₂ to H₂S and then back to CO₂. The presence of H₂S showed an acceleration effect on the corrosion of 316L stainless steel in comparison with CO₂. The acceleration effect remained even after the complete removal of H₂S by CO₂, indicating that the passive film was irreversibly damaged. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis indicated that the passive film was composed of Cr₂O₃, Fe₂O₃, and FeS₂ after being immersed in H₂S-containing solutions. The semiconducting property of the passive film was then investigated by using the Mott-Schottky approach. The presence of sulfides resulted in higher acceptor and donor densities and thus was responsible for the deterioration of passive films.     

提高再生气中H2S浓度的方案研究

对以生物质热解气为原料的低温甲醇洗工艺进行模拟和研究,热解气主要成分为CO₂、H₂、CO、H₂S、COS和水等。采用Aspen plus对低温甲醇洗工艺进行全流程模拟,通过对比分析可知,模拟结果与实际值基本吻合。针对原工艺H₂S浓度低的问题,提出两个改进方案以提高H₂S的浓度：①提高气提塔的N₂流量;②在气提塔后添加一个闪蒸罐,气提塔塔底的甲醇溶液经过加热和闪蒸后再进入甲醇再生塔。结果表明改进方案可以大大提高再生气中H₂S的浓度。     

X65碳钢的H2S/CO2腐蚀控制因素研究

目前,H₂S/CO₂腐蚀过程的控制因素判定依据主要参考Dunlop等的研究结果,但该判定结果经常与油田实际腐蚀情况不相符。为找到造成偏差的主要原因,更好地指导生产实践,采用动态高温高压釜,使用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）等手段对X65碳钢在H₂S/CO₂共存体系中的腐蚀控制因素进行了研究。结果表明,不同温度下平均腐蚀速率随H₂S/CO₂分压比（p_H2S/p_CO2）的变化呈现两种不同的规律,这与腐蚀产物的膜形态和组成密切相关;腐蚀控制因素与p_H2S/p_CO2有关,而p_H2S/p_CO2临界值大小与温度密切相关。对于H₂S腐蚀控制,当温度低于40℃时,Dunlop等的研究结果仍然适用;当温度从40℃升高至60℃时,本研究的p_H2S/p_CO2临界值由0.05升高到0.10。对于CO₂腐蚀控制,本研究的p_H2S/p_CO2临界值在85℃以上时由原来的0.002逐渐升高到0.003。根据以上研究结果,修正了X65碳钢的H₂S/CO₂腐蚀过程的控制因素与p_H2S/p_CO2及体系温度的关系图。     

H2S电化学气体传感器的敏感特性评价

利用六西格玛(six sigma)统计工具对电化学硫化氢(H₂S)气体传感器的气体敏感特性进行了研究, 并运用Minitab 软件对测试数据进行了系统分析. 结果显示, 所测电化学气体传感器对H₂S气体响应良好, 灵敏度平均值为0.82 μA/10⁻⁶H₂S. 在H₂S 传感器的量程范围(0∽100×10⁻⁶)内, 传感器的响应输出值与H₂S 气体体积分数呈现良好的线性关系, 相关指数R_Sq=99.9%; 传感器对气体的响应速度较快, 响应时间T₉₀ < 20 s. 同时讨论了温度变化对H₂S 传感器灵敏度和响应输出值的影响.     

川东北元坝地区长兴组-飞仙关组气藏勘探潜力评价

通过对川东北元坝地区长兴组-飞仙关组气藏成藏地质条件的分析,认为沉积相展布、储层岩性、储层成岩作用及古今构造的叠合是控制天然气分布和富集程度的主要因素.通过与普光气田的对比,综合认为元坝地区长兴组-飞仙关组气藏具备形成大中型气田的良好条件;但建设性成岩作用明显弱于普光地区,不利于次生孔隙的形成;同时,元坝地区缺乏烃源断层,限制了油气的运移和储层储渗性能的改善.因此,该气藏勘探开发潜力不如普光气田.     

四川东北部烃源岩潜力分析

下志留统龙马溪组和上二叠统龙潭组烃源岩具备对长兴-飞仙关组气藏有较大贡献的潜力。下志留统龙马溪组烃源岩变化在0—130 m之间,有机碳分布于0.2%~3.0%,现今R0为2.0%~4.5%;上二叠统龙潭组烃源岩厚度在20—140 m左右,有机碳含量3%以上,Ro在1.9%~2.9%之间,二者已进入高、过成熟演化阶段,以生成气态烃为主。     

FV520B钢在H_2S/CO_2环境下的应力腐蚀

采用慢应变速率应力腐蚀拉伸试验方法,开展了FV520B钢在模拟管道压缩机叶轮腐蚀介质环境中的高温、高压应力腐蚀开裂(SCC)研究,探讨了H2S浓度、CO2浓度、温度、压力等环境参数对FV520B钢应力腐蚀开裂的影响规律和作用机制.试验结果表明,H2S起主要腐蚀作用,应力腐蚀敏感指数随H2S浓度的增加而增大,而压力在一定范围内对应力腐蚀敏感指数影响不大.通过试样断口微观形貌观察分析,研究其应力腐蚀行为和机理,并计算不同环境参数下的应力腐蚀敏感指数,运用回归分析方法建立了FV520B钢在H2S/CO2环境中应力腐蚀敏感指数与介质浓度、温度、压力等环境参数之间的数学模型,表明H2S浓度、温度对应力腐蚀敏感指数的影响较为显著,同时,4种参数对应力腐蚀敏感指数产生交互作用.     

东风山前寒武纪含铁建造金矿床的同位素地球化学特征

东风山金矿体赋存在含铁层之下的东风山群角岩层中。赋矿层位中富含磁黄铁矿、黄铁矿、锰铝榴石和锰铁闪石。通过对该矿床的硫、氧、碳和铅同位素研究,表明硫化物中的硫和地层铅主要来自深源,其次地层中的含硫有机物被生物分解形成的硫也产生一定影响。东风山群形成于早元古代。东风山金矿属高温热接触变质的同生床。     

H2S分子负脉冲流光放电等离子体解离分析

采用荧光发射光谱和荧光时间分辨光谱,对H2S分子进行了脉冲流光放电激发解离相关实验研究.将所得400～800 nm荧光谱线归属为S2、S2-、H、SH等活性粒子的发光.结果表明,H2S气体脉冲流光放电等离子体中的主要活性粒子是H2S*、S2、S2-、H、SH,且时间分辨光谱测量结果表明H和SH基荧光信号几乎同时出现,由...     

吸附强化焦炉荒煤气重整制氢的热力学分析

采用Aspen Plus软件对焦炉荒煤气重整制氢反应进行热力学分析.研究发现,普通重整(不添加CO₂吸附剂)和吸附强化重整(添加CO₂吸附剂CaO)最佳反应压强都为常压,温度和n_○S/n_○C(蒸汽与C物质的量比)的增加能促使H₂的产量和体积分数(干产气体积分数)增加,但n_○S/n_○C大于3以后增幅不大.CaO的添加会促进重整反应进程,降低最佳重整温度,提升H₂产量和浓度.当n_○S/n_○C=3时,吸附强化重整(n_○CaO/n_○C(CaO与C物质的量比)=1)的最佳反应温度由普通重整的650℃降为450℃,而每100mol焦炉荒煤气产氢量由186mol提升为212mol,氢气体积分数由74%提升为97%,而制氢能耗则由2.26kW·h/m³降为2.00kW·h/m³.