石油伴生H2S的成因分析——以鄂尔多斯盆地彭阳油田为例

彭阳油田是鄂尔多斯盆地新探明的低H₂S含量的油田,其主力产层为侏罗系延安组,原油伴生H₂S含量最高为0.115%,明确H₂S成因机制对于油田合理开发及安全生产具有重要意义。基于储层硫化物及油田水硫同位素的系统分析,预测了侏罗系延安组原油伴生H₂S的成因。延安组主要发育集块状、斑点状、斑块状、星点状等黄铁矿类型,其δ³⁴S值为-1.9 ‰~10.1 ‰,其中,斑块状、集块状黄铁矿为沉积早期快速结晶成因,斑点状、星点状黄铁矿为硫酸盐还原菌还原作用成因。石膏的δ³⁴S值在16.8 ‰~17.7 ‰,为后期成岩阶段的产物,其并非H₂S的硫元素来源。油田水的δ³⁴S值较高,平均为37.9 ‰,这主要是由于硫酸盐还原菌还原作用消耗地层水中的³²S,使水体相对富集³⁴S。黄铁矿后期溶解和硫酸盐还原菌还原有机硫化物均可释放SO₄^2-,使侏罗系油田水具有较高的SO₄^2-浓度,为H₂S的生成提供了充足的物质基础。侏罗系地层水的矿化度、pH值及地层温度等物理化学条件均利于硫酸盐还原菌的生存,为硫酸盐还原菌还原作用提供了适宜的反应场所。综合分析认为,彭阳油田侏罗系原油伴生H₂S为硫酸盐还原菌还原成因。     

黄铁矿对稠油水热裂解生成硫化氢实验研究

针对注蒸汽热采稠油过程中产生酸性气体(CO₂和H₂S)等问题,以2-甲基噻吩、正辛烷以及稠油为研究对象,通过实验考察了黄铁矿对稠油水热裂解生成H₂S的影响以及不同氛围对H₂S产生的影响。结果表明：黄铁矿的存在对于H₂S气体的产生有促进作用,且黄铁矿中硫元素是H₂S气体中硫元素的重要来源;有氧气存在的条件下,会促进水热裂解反应的进行,从而增加H₂S气体的生成量;黄铁矿在反应时产生的Fe²⁺对稠油水热裂解反应有催化作用,进而促进H₂S气体的产生。     

常温下硫化氢腐蚀产物的自燃历程

含硫原油加工过程中,H₂S 腐蚀产物具有很高的自燃性,可以引起火灾和爆炸。根据 H₂S 腐蚀产物的氧化反应产物中单质硫的含量及氧化尾气组成,结合差热 热重分析结果,按氧化程度可以将 H₂S 腐蚀产物氧化自燃过程分为初级、中级和完全氧化3个阶段。在初级氧化阶段,H₂S 腐蚀产物发生不完全氧化反应,氧化反应温度低于70℃,没有 SO₂生成;在中级氧化阶段,部分 H₂S 腐蚀产物发生完全氧化反应,氧化反应温度在70~190℃之间,有SO₂生成,随着氧化反应温度的升高,发生完全氧化的 H₂S 腐蚀产物的量增加;在完全氧化阶段,H₂S 腐蚀产物发生完全氧化反应,反应系统内的单质硫被氧化为SO₂,氧化反应温度超过190℃。结合氧化反应产物的 XRD 分析,给出了 H₂S 腐蚀产物在不同氧化自燃阶段发生的化学反应。     

奈曼凹陷九佛堂组非烃流体地质意义及控制因素

奈曼凹陷的非烃流体主要指 CO₂,H₂S 和 N₂。 通过伴生气组分分析,结合区域构造发育史、非烃流体含量及碳同位素分析资料,对奈曼凹陷非烃流体成因、进入油藏时间、保存及分布的控制因素进行了深入探讨。研究认为：奈曼凹陷 CO₂ 和 H₂S 均来自幔源成因岩浆喷发,先于烃类进入储层;CO₂ 的富集程度与地层水中的 HCO₃^- 浓度呈正比;H₂S 性质不稳定,目前以痕量 H₂S、含硫有机化合物及黄铁矿结核的形式存在,H₂S 和含硫有机化合物的富集程度与 SO₄^2- 浓度呈正比;N₂ 来自大气成因,燕山晚期进入储层,浅部地层及浅层断裂附近 N₂ 富集。 砂体的展布特征控制非烃流体的平面展布规律,泥岩厚度及泥岩与砂岩的配置关系控制非烃流体的保存条件。该研究成果为奈曼凹陷下一步油气勘探部署提供了一定的理论依据。     

非含硫金属盐对稠油水热裂解生成硫化氢影响实验

高含硫稠油注蒸汽开采过程中,稠油、水蒸气和岩石基质间将发生水热裂解和硫酸盐热化学还原反应,并产生H₂S。为排除硫酸盐热化学还原生成H₂S反应,研究了金属离子对高含硫稠油水热裂解反应生成H₂S的催化作用,开展了AlCl₃、MgCl₂、CaCl₂和ZnCl₂这4种不含硫金属盐与稠油的水热裂解反应实验。实验结果表明:在240~300℃范围内,Al³⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Zn²⁺对稠油水热裂解反应生成H₂S均有催化作用,且Al³⁺的催化效果最好;pH值越低水热裂解生成H₂S反应越强烈,这是因为金属盐溶液呈酸性使H⁺质子化作用加强,而且金属离子对水热裂解中间反应包括C-S键断裂、加氢脱硫、水气转换等反应有催化作用;在一定浓度范围内,金属盐浓度越高,溶液pH值就越低,且金属离子与反应物接触几率增加,对水热裂解催化效果越明显,生成的H₂S越多。     

高含H2S气田水及闪蒸气处理新技术探讨

高含H₂S气田集输站场内原料气分离器在气水分离过程中产生的气田水,在低压闪蒸过程中会闪蒸出大量H₂S等有毒气体,采用常规的燃烧排放方式处置这部分气体,所产生的SO₂浓度远远超过了国家的相关标准。采用HYSYS及PROMAX等软件建模分析气田水的闪蒸气与原料气中H₂S含量的关系,通过理论计算闪蒸气燃烧所产生的SO₂浓度,提出采用金属隔膜式压缩机将闪蒸出的H₂S等酸性气体增压回流至原料气管线,一同输送至天然气净化厂进行脱硫及硫磺回收处理,实现高含H₂S气田集输站场闪蒸气体零排放。     

二氧化钛对克劳斯反应气体吸附性能研究

目的 为了研究二氧化钛硫磺回收催化剂对克劳斯反应过程的催化机理,开展了催化剂对H₂S、SO₂和有机硫等主要反应物的吸附性能研究。方法 针对克劳斯化学反应所涉及反应物与产物在典型的二氧化钛催化剂上的吸附与脱附情况,采用微型反应器-质谱分析表征技术,研究了H₂S、SO₂产物在单独与共存条件下的吸附性能和水蒸气与硫蒸气产物的吸附性能。结果 在典型的一级克劳斯反应器操作条件下,H₂S与SO₂均能强吸附于二氧化钛催化剂上,其中,对SO₂的吸附性强于H₂S,前者的饱和吸附量是后者的3.3倍。在反应物与产物共存的状态下,催化剂对H₂S与SO₂的吸附性均会下降,硫蒸气的吸附性强于水蒸气,但扣除硫蒸气毛细凝聚产生的吸附量后,水蒸气对克劳斯反应的阻碍效应强于硫蒸气。结论 依托研究成果所开发的二氧化钛催化剂在3套硫磺回收装置上进行了工业应用。结果表明,催化剂有机硫水解效果显著,COS和CS<...     

北大巴地区早古生代的缺氧环境和油源岩与水下火山活动之间关系的探讨

早古生代拉张断陷的形成和演化,伴有海底水下火山活动,及含有机质较高的泥质岩、硅质岩等沉积。油源岩主要在该阶段发育,其有机质的含量高。氟和黄铁矿中δ34S值表明该区的油源岩与水下火山活动相关。火山作用过程中,能喷出大量的H₂S、SO₂、SO₃、CO₂及CH₄等气体,除CH₄气外,均能溶于水,且和水中的氧和水起化学反应,致使海水缺氧和发生重力分异而使海水分层。缺氧海水分布于下部,为有机质的保存提供了一个良好的还原环境。CH₄气大部份进入大气圈,发生氧化燃烧反应,生成大量的H₂O和CO₂且放出大量的热,这种作用能促进生物的大量繁荣,为油气的形成提供更多的物质基础。      

有机抽提物中硫的简易快速微量测定三角瓶接触燃烧法

原理样品在充满氧气的三角瓶中,以白金丝为接触剂进行燃烧分解,用含有H₂O₂的水溶液为吸收液,燃烧时,有机硫转变为硫的氧化物（SO₂或SO₃）,溶于水中生成H₂SO₄和H₂SO₃,H₂SO₃经H₂O₂氧化亦成H₂SO₄.煮沸除去CO₂,以甲基红-次甲基蓝作为指示剂,用NaOH滴定.      

孤岛稠油水热裂解硫化氢产生速率模拟实验

文章针对稠油热采过程中产生的H₂S对生产环境造成不利影响的现状,在高压反应釜中模拟孤岛地下稠油热采条件,研究了反应时间、反应温度、岩心用量、水油比等因素对稠油水热裂解生成气体量及气体中H₂S浓度的影响规律,并进行了水热裂解前后稠油中总硫含量和硫分布的对比。结果表明,反应前期(24 h前)反应剧烈,H₂S生成量随时间迅速增加,稠油黏度快速下降,30 h后反应基本结束;较低温度(220℃和240℃)下水热裂解反应进行缓慢,H₂S生成量少,稠油黏度变化不大;较高温度下(280℃和300℃)下反应迅速,H₂S生成量大,稠油降黏率大幅增加;在体系中添加同一地层的岩心可增加水热裂解反应的程度;水油质量比对反应有较大影响,无水时基本无气体生成,当水油质量比达到0.2,继续增大比例时H₂S生成量变化不再明显。     

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。     

黄骅坳陷大港探区高含H_2S天然气地球化学特征及成因

渤海湾盆地继冀中坳陷晋县凹陷发现H_2S气藏后,在黄骅坳陷大港探区又发现了高含H_2S气藏,在煤成气气藏中发现如此高含量的H_2S和CO_2在国内还属首次,酸性气体的成因也引起国内学者的关注。通过气、岩有机地球化学参数的对比,认为该区高含量H_2S归因于TSR反应,揭示了煤成气区同样可以发生TSR,丰富了过去只在海相原油裂解气区发生TSR的地质认识;高含量有机或有机-无机混合的CO_2除了与碳酸盐岩的热变质、TSR有关外,与烃类气体属于煤成气有很大的关系。黄骅坳陷大港探区H_2S的富集受储层中的硫源丰富程度和地层温度的控制,高含H_2S天然气主要分布在石炭系—二叠系覆盖且埋深较大的中南部地区,如埕海、泊古—乌马营—王官屯等地区。研究成果对该区高含酸性天然气形成机制以及天然气下一步勘探部署工作都具有积极指导意义。     

GAS EVOLUTION AND CHANGE OF OIL COMPOSITION DURING STEAM FLOODING OF OIL RESERVOIRS

The injection of steam into oil reservoirs is a technique commonly used for improving the production of heavy crude oils. Very often, a change in the composition of the oil and gas produced may be observed during steam flooding. In general, corrosive gases, such as H₂S and CO₂, are produced in increased quantities.
In laboratory experiments on sulphur-bearing reservoir minerals and crude oils the origin of the change in oil and gas composition was investigated. Temperatures up to 370°C were applied to study temperature- and rate-dependent phenomena. By means of X-ray fluorescence, gas chromatography and chemical precipitation methods, the change in the sulphur material balance was studied.
It was shown that gas evolution depends strongly on the temperature of the steam injected. Furthermore, it was possible to prove that the gases evolved during steam flooding (such as CO₂, H₂S etc.) originate from the decomposition of crude oil components. Besides these investigations, a drastic viscosity increase of the residual crude oil was observed after steam injection was applied.
It is concluded that the production of H₂S and CO₂ may be controlled by temperature adjustment of the steam being injected.     

柴达木盆地英西地区古近系下干柴沟组上段TSR与储层改造

硫酸盐热化学还原反应(TSR)作为溶蚀作用的一种重要机制在储层研究中具有重要意义.通过岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜、测井等资料的分析,研究了柴达木盆地英西地区下干柴沟组上段TSR特征及其对储层的改造作用.研究结果表明:①TSR反应物主要为烃类与硫酸盐岩,生成物为高含量的H2S,CO2及蚀变烃类、方解石、单质硫、黄铁矿、...     

高含硫气藏物质平衡方程研究

高含硫气藏是一类特殊的气藏,其物质平衡方程与常规气藏相比存在着较大差别。常规气藏物质平衡方程没有考虑硫沉积现象,因此不能完整地描述高含硫气藏的开发动态。从气藏物质平衡基本原理出发,在考虑硫沉积的基础上,分别针对定容、封闭和水驱气藏的情况,进行了完整地推导,得到了高含硫气藏的物质平衡方程。     

硫化氢生成模拟实验研究

利用封闭体系的高压釜实验装置进行硫化氢生成的模拟实验已有报道,但硫化氢的生成量很少或很难检测到。因此研制了开放体系的石英管模拟方法,探讨了硫酸钙、硫磺、黄铁矿分别与正己烷反应生成硫化氢以及低成熟泥灰岩生烃模拟过程中硫化氢的生成特征。结果表明,硫酸钙与正己烷在高温下可以发生反应,但反应比较困难,且硫化氢的生成量较少;单质硫与正己烷在较低温度下即可发生反应,并可生成大量的硫化氢;黄铁矿与正己烷可以发生反应并生成大量的硫化氢,主要是黄铁矿高温分解形成的单质硫与烃类反应的结果。低成熟泥灰岩生烃模拟过程中能够生成大量的硫化氢与其含有较多的黄铁矿有关。硫化氢生成的成功模拟为其成因机理研究提供了重要的实验手段和依据。      

高含硫裂缝性气藏储层伤害数学模型

在高含硫裂缝性气藏气体开采过程中,地层压力不断降低,导致硫微粒在气相中的溶解度逐渐减小,在达到临界饱和态后从气相中析出,并在储层孔隙及喉道中运移、沉积,导致地层孔隙度和渗透率降低。地层压力的降低导致裂缝逐渐闭合,也会导致地层孔隙度和渗透率的降低,从而影响气井的产能和经济效益,严重时可导致气井停产。针对高含硫裂缝性气藏复杂渗流特征,基于空气动力学气固理论描述硫微粒在多孔介质中的运移和沉积,建立了一个全新的、能够综合描述多孔介质中硫微粒的析出、运移、沉积、堵塞以及应力敏感的高含硫裂缝性气藏储层伤害数学模型,并以L7井为例进行了实例分析。研究结果表明：在定产量生产条件下,硫沉积对气井生产动态的影响主要表现为气井的稳产时间缩短及气井产量在递减期内的递减速度加快。