四川盆地南部纳溪——塘河地区下三叠统嘉陵江组含硫气藏成因

四川盆地南部纳溪-塘河地区下三叠统嘉陵江组气藏属于含硫气藏，其整体H2S含量在整个泸州古隆起属较高，局部地区H2S含量高达25～30g／m^3以上，其嘉一气藏H2S主要为含硫有机质裂解成因，而嘉二、嘉三一嘉四气藏H2S主要为热化学硫酸盐还原作用（TSR）成因，而H2S成因类型与含量高低随着天然气成藏过程的变化而变化，燕山早一中期深层志留系来源的气向上运聚成藏，嘉陵江组各气藏呈现低含生源成因H2S特征，燕山末期一喜山早期嘉陵江组储层古地温大多高达140℃以上，含膏岩分布的嘉二、嘉三一嘉四气藏大量发生TSR反应，形成TSR反应成因为主的高含硫气藏，在喜马拉雅运动中晚期由于构造抬升、古地温大幅度降低，TSR反应减慢甚至终止，由于地层水对H2S的溶解作用，使含硫气藏H2S含量重新分配和调整，从而造成不同区域或不同气藏的舍硫量具有较大差异。     

四川盆地大中型天然气田(藏)中H_2S形成及富集机制

通过对四川盆地含硫天然气田(藏)时空分布、地球化学特征及模拟实验结果等的综合研究,揭示H2S形成机理并进行分布预测。P2ch—T1f储集层中足够的含镁SO42-溶液和丰富的烃类(古油藏)在高温条件下发生硫酸盐热化学还原反应(TSR)是四川盆地大中型天然气田中大量H2S形成的主要途径;充足的物源基础、足够的能量供给、适宜的储集空间和苛刻的还原环境下发生的原地反应是高含硫天然气田(藏)形成的主要机制。而以与P2ch—T1f礁滩相储集层同期异相的致密碳酸盐岩为主的斜坡带、陆棚内部以及嘉陵江组、雷口坡组等因缺乏物源、能量等难以形成高丰度H2S,即使有自P2ch—T1f储集层运移而来的高含硫天然气,也因远距离运移H2S被消耗而变为富烃低硫天然气。预测川东北黑池梁礁滩相沉积区有发育高含硫天然气藏的可能性。图4表3参30     

阿联酋中生界高含H_2S气藏形成机制与分布

阿联酋地区天然气资源丰富,但是部分中生界气藏H_2S含量较高,影响气田的勘探开发。含H_2S气有多种成因,硫酸盐热化学还原反应是高含H_2S气藏主要成因,该反应需具备蒸发岩物质基础、充足烃类还原剂、较高地温和贫重金属储层保存等地质条件。根据阿联酋中生界气藏特征和具备的地质条件,对比分析认为:高含H_2S气藏是硫酸盐热化学还原反应形成的;Hith膏盐层作为该反应的主控因素,决定了高含H_2S气藏主要分布在阿联酋中西部地区的Arab组。     

川东北地区飞仙关组油气藏H 2 S由TSR和TDR两种方式形成

川东北地区下三叠统飞仙关组油气藏的油气来自上二叠统龙潭(吴家坪)组,在印支晚期-燕山早期(T3-J1)温度达到80～120℃时烃源岩进入生油阶段.残余H2S启动了油﹑原生水与硫酸盐的热化学还原反应(TSR),产生大量H2S,基本耗尽了烃源岩中的硫酸盐.该阶段形成的H2S,其同位素δ34S值接近于二叠纪硫酸盐的δ34S值,为10‰左右.油气运移到储层后,在燕山中晚期(J2-K1)储层温度达到了116℃左右,又发生硫酸盐热化学还原反应,产生的H2S其同位素δ34S值约为15‰～16‰,其量不超过50%.至喜马拉雅期,储层温度达到170℃左右,一直比较稳定的含硫有机化合物(噻吩、环硫烷烃等)发生热裂解反应(TDR)产生CH4,H2S,CO2等.生成的H2S气不断进入储层与储层中的气态烃形成现在的混合型气藏.这就是H2S形成的两阶段、两方式(TSR,TDR)模式.     

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。     

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、...     

靖边气田低含硫天然气成因探讨

靖边气田低舍硫天然气成园问题一直认识不清.综合全烃分析,测井解释、产水、试验模拟等资料,对靖边气田H2S的生成机理、反应条件、控制因素等进行了研究.以此为基础,对靖边气田低含硫天然气的成园进行了探讨.研究表明,靖边气田H2S为硫酸盐热化学还原反应成因,地层水是该反应进行的关键,H2S生成过程始终受地层水控制,气田天然气低含硫的原因并非石膏少,而是地层水有限.研究揭示地层水分布的局限性可能是形成我国低含硫气田的一个重要机制.     

川东北地区热化学硫酸盐还原反应机理及成藏效应研究

在碳酸盐岩层系热化学硫酸盐还原反应（TSR）是普遍发生的地质现象，一定厚度的硬石膏、充足的烃类和较高的古地温是TSR反应发生的必备条件，但TSR反应是十分复杂的化学反应，应用简单的化学平衡方程并不能完全表达该反应的过程。通过烃类与硬石膏反应的活化能分析可知，TSR反应是一个优先消耗重烃的过程。通过对川东北地区飞仙关组钻井岩心和薄片观察、地球化学分析表明，TSR反应是形成高含H。S气藏的重要原因。指出TSR反应的成藏效应在于：①TSR反应本身是个储层矿物体积减小的过程，有利于深部储层产生次生孔隙；②TSR反应生成的流体对储层具有一定的溶蚀作用，可促进次生孔隙的生成；③TSR反应优先消耗重烃，使天然气藏干燥系数增加，烃类碳同位素变重，同时引起了硫同位素分馏。认为研究TSR反应机理及成藏效应，对川东北地区碳酸盐岩层系飞仙关组高含H2S气藏的勘探具有重要的意义。     

硫酸盐热化学还原反应对烃类的蚀变作用

硫酸盐热化学还原反应(TSR)是指硫酸盐与烃类作用,将硫酸盐矿物还原生成H2S等酸性气体的过程,是高含H₂S天然气形成的重要机制。由于硫酸盐热化学还原反应是热动力驱动下烃类和硫酸盐之间的化学反应,因此伴随着烃类的氧化蚀变,烃类气体的组分和碳同位素则会发生相应的变化。对四川盆地东北部下三叠统飞仙关组和渤海湾盆地古生界高含硫化氢气藏中烃类气体组分和碳同位素的研究发现,在硫酸盐热化学还原反应消耗烃类的过程中,重烃类优先参与了该反应,从而导致天然气的干燥系数增大。同时,在硫酸盐热化学还原反应过程中,¹²C—¹²C键优先破裂,¹²C更多地参与了该反应,而¹³C则更多地保留在残留的烃类中,使反应后残留的烃类中相对富集¹³C,烃类气体碳同位素值增重2.0‰~4.0‰,且重烃类碳同位素的增重幅度大于甲烷。     

碳酸盐岩储集层含H2S天然气成因研究

对天然气-固态硫酸钙体系进行了初步恒温热模拟实验研究, 探讨了反应途径和热力学特征。结果表明, 高温下天然气与固态硫酸钙可以发生明显的硫酸盐热化学还原反应(TSR) , 产物主要为硫化氢、二氧化碳、碳酸钙、水和焦炭。随TSR程度加深, 天然气中总烃所占比例呈递减趋势, 天然气干燥程度与酸化程度均增大。给出了天然气参与TSR的反应途径通式并进行了热力学分析。热力学上长链烷烃比短链烷烃更容易与固态硫酸钙发生TSR. 以川东北飞仙关组鲕滩高H2S天然气藏为例进行了TSR体系的地质实例研究, 发现模拟实验结果与实际地质例证结论基本一致。     

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.     

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。     

硫酸盐热化学还原生成H2S实验研究

H_2S作为有毒的酸性气体,在稠油注汽热采过程中主要由硫酸盐热化学还原(TSR)产生。通过实验探究CaSO_4、Na_2SO_4、MgSO_4和Al_2(SO_4)_34种不同硫酸盐发生TSR反应生成H_2S的作用机制及影响。实验结果表明:(1)水是产生TSR反应的必要条件,固态硫酸盐并不能引发TSR反应;(2)硫酸盐的溶解度决定TSR反应速率,溶解度越高,反应速率越快;(3)水溶性硫酸盐的金属阳离子电荷数决定TSR反应的难易程度,电荷数越多,反应越容易进行。     

TSR对气态烃组分及碳同位素组成的影响——高温高压模拟实验的证据

选用高含硫原油、Ⅱ型干酪根、Ⅲ型干酪根以及硫酸镁作为反应物,设计了3组共6个反应体系,以对比发生硫酸盐热还原作用(TSR)与否对烃类组分及碳同位素的影响。模拟实验利用黄金管—高压釜限定系统完成,6个反应体系具有完全相同的反应温度和压力,反应结果具有可对比性。模拟实验结果证实:①TSR反应导致气态产物中H₂S和CO₂含量的明显增加;②TSR反应导致气态天然气组分变干,即碳数越多的气态烃越容易发生TSR反应,甲烷很难作为反应物参与TSR反应;③TSR反应导致气态烃碳同位素变重,而CO₂碳同位素变轻;④TSR导致甲烷碳同位素变重最多,乙烷、丙烷碳同位素变重相对较小,即δ13C₂与δ13C₁差值变小。TSR反应导致的天然气组分及碳同位素的变化影响了油气源对比的经验公式及判断指标,因此在高含硫天然气区进行气源对比时应考虑TSR的影响。      

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。     

高含硫天然气脱硫脱碳工艺技术在普光气田的应用研究

普光气田是我国迄今为止开发的规模最大、丰度最高的特大型海相碳酸盐岩整装气田,天然气中H2S含量高达13%～18%(φ),CO2为8%～10%(φ),有机硫化合物高达340.6mg/m3,常规脱硫脱碳工艺无法适用。该文通过对高含硫工艺技术进行研究分析,制定了普光气田天然气净化工艺路线,选用甲基二乙醇胺(MDEA)作为吸收溶剂,通过催化反应脱除天然气中有机硫,设置级间冷却器控制CO2的吸收,吸收溶剂通过串级吸收、联合再生,降低了装置能耗和运行成本。该工艺在普光气田应用后,外输产品气中H2S含量在6mg/m3以下,CO2含量低于3%(φ),总硫含量低于200mg/m3。     

川东北飞仙关组鲕滩天然气富集成藏特征及勘探前景

川东北飞仙关组发现了迄今四川盆地最大的它源常压型鲕滩气田，根据天然气组分、储集层沥表以及成藏地质条件分析，天然气主要来源于古油藏原油裂解，为富含H2S的干气，H2S的形成与硫酸盐岩热化学还原作用有关，天然气的运移富集受古隆起背景的控制，分布在中三叠统雷口坡组区域性膏盐岩层之下，气藏形成于受断裂控制的构造圈闭中，有岩性-构造型和构造型两种成藏模式，控制鲕滩气藏规模的两大关健因素是有利沉积相带内经白云岩化，溶性次生改造后储集性能极大改善的鲕粒岩和与构造圈闭的有效匹配，属于印支晚期-燕山期聚油气、喜马拉雅期调整定型成藏的晚期居藏类型。岩性-构造型气藏包括罗家寨、渡口河及铁山坡气藏等，主要经历了印支晚期-燕山早中期的鲕粒岩聚油气、液态烃类深埋裂解以及燕山晚期-喜马拉雅期的构造形成、流体局部调整、构造控气的成藏过程，构造型气藏包括金珠坪气藏，印支晚期-燕山早中期虽有油气运移，但受储集空间所限未形成大规模态烃类的聚集，燕山晚期-喜马拉雅期的构造形成后由构造空气，鲕滩气藏鲕粒岩分布广，资源潜力大，具有良好的勘探前景。图4参19