模拟硫化氢生成的热化学还原反应实验研究

为探讨硫化氢生成的热化学还原反应条件,从鄂尔多斯盆地选取石膏、地层水和天然气样开展了模拟实验。实验在密闭的温压釜中进行,多组实验结果表明:热化学还原反应除需要石膏、烃类外,还必须有地层水参与才能进行;硫化氢生成量与反应温度、时间正相关;硫化氢生成过程存在₃₄S同位素分馏,且温度越高分馏幅度越小。研究说明,在石膏、烃类气体存在的前提下,高温、密闭还原、有地层水是该反应进行的必要条件。把握这5个条件是建立区域硫化氢生成模型的基础。      

应用等离子技术压裂致密地层

通常利用各种流体对致密地层进行压裂以改善油井的渗透性，从而提高采收率。本文推荐一种处理致密地层的先进方法，尤其：逢合大型稠油油藏。该方法包括使井筒受到氩气等离子流的作用，确保及时有效地把热量传递到：近井苘地带。等离子流产生的高温改变了地层岩石的基本性质，使孔隙度和渗透率大幅增加。本丈研究了高温对碳酸盐岩的孔隙度和渗透率的影响。石灰岩在800℃-1200℃的高温下加热，在600℃以上，碳酸盐分解生成氧化钙和二氧化碳。碳酸盐试样的TGA分析表明：常压下分解速率主要取决于反应温度。低温下反应速率很慢，l小时只有5％碳酸盐转化成氧化钙，而在1000℃时，5分钟就转化完全。还利用扫描电镜（SEM）研究了不同温度下孔隙结构的变化。加热碳酸盐试样分析孔隙度和渗透率结果表明：1000℃时，孔隙度和渗透率分别增加100％和4500％。     

钼蓝法测定天然气中硫化氢含量分析

钼蓝法是天然气净化厂日常测定天然气硫化氢含量的普遍方法,在实际分析过程中存在诸多影响因素。为了确保分析数据准确可靠,通过实验对钼蓝法测定天然气中硫化氢含量的影响因素进行分析得出结论:影响钼蓝法测定天然气中硫化氢含量的因素主要是硫化氢溶液的标定和钼酸铵显色液与硫化氢反应的条件。硫化氢溶液标定时,应使溶液在室温、中性或弱酸性条件下进行,淀粉指示剂不能加入过早。在样品气测定时,钼酸铵显色液中钼酸铵溶液与混合酸的配比为3∶2,钼酸铵显色液吸收样品气中的硫化氢后生成钼蓝,该蓝色溶液应在20℃条件下放置20 min后再进行吸光度测定。     

东风港油田硫化氢产生原因分析及防治措施

油田勘探开发过程中产生的硫化氢是安全生产的极大隐患。在油水井修井、酸化等作业过程中产生的硫化氢对工作人员的身体健康造成了威胁,在生产过程中伴生的硫化氢导致油井无法正常生产,硫化氢对井下工具、储运管道等腐蚀破坏,甚至造成油井停井、关井。东风港油田硫化氢伴生气浓度高达240 mg/m~3~9 800 mg/m~3,造成大面积油井停产,总停产井数达到48口。本文分析东风港油田硫化氢产生的原因为注水过程中滋生的硫酸盐还原菌造成,通过对油水井的同时治理,使得硫化氢超标油井伴生硫化氢降低至安全临界浓度30 mg/m~3以下,措施有效率已达一年以上,取得了良好的应用效果。     

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。     

液化石油气精脱硫过程中产生腐蚀的原因

以加入硫醇和H_2S的石油醚为液化石油气(LPG)的模拟原料,在固定床反应器中采用催化氧化的方法考察了LPG精脱硫过程中产生腐蚀的原因、影响精脱硫产物腐蚀性的因素以及硫化物的氧化反应机理。实验结果表明,影响精脱硫产物腐蚀性的主要因素为H_2S含量和反应温度,其次是液态空速,氧含量(实际供氧量与硫醇氧化理论需氧量的比值)对精脱硫产物腐蚀性的影响相对较小;反应温度越高,精脱硫产物腐蚀性越小;精脱硫产物腐蚀性随H_2S含量的增加而增大。较佳反应条件为:反应温度50℃、液态空速2 h~(-1)、氧含量1.1。在较佳反应条件下,当精脱硫产物铜片腐蚀级别合格时,原料中H_2S上限含量约为17μg/g。H_2S含量高于17μg/g时,硫化物的氧化反应产物含有较多的多硫化物、胶状单质硫和少量的硫代硫酸盐;H_2S含量低于17μg/g时,硫化物的氧化反应产物为短链多硫化物和硫代硫酸盐。     

油井高温反硝化细菌对硫酸盐还原菌活性的影响评价

在油田进入注水开发后期,硫酸盐还原菌及其产生的硫化物是造成油井腐蚀的主要原因,为了抑制硫酸盐还原菌的生长以及硫化物含量的增加,利用生物竞争排斥技术,从油井采出液中筛选分离具有反硝化功能的菌株,对菌株生长因素进行一系列优化,确定其最适生长条件:碳源为葡萄糖,温度为55℃,pH=6.0~8.0。同时在硫酸盐还原菌培养基中通过改变硝酸盐浓度以及投加/不投加反硝化细菌时发现:反硝化菌株对硫酸盐还原菌的生长具有抑制作用,与硝酸盐配合使用效果更佳;此菌株与低浓度的硝酸盐(质量分数为0.01%)复配能有效地抑制硫酸盐还原菌的生长和硫化氢的生成。     

硫酸盐热还原反应蚀变天然气组分热模拟实验对比及意义

通过在烃源岩中加入硫酸盐和不加硫酸盐的热模拟实验,对比分析了实验中气体组分产率的变化特征,对TSR蚀变天然气的变化规律进行了探讨。结果表明:TSR反应使样品的总产气率增大,增大的部分主要为非烃气体,说明当孔隙体积和温度不变的情况下,气藏经过TSR反应改造后,容易形成高压气藏;同时,甲烷气体的产率降低,但由于在实验条件下,有机质可能受高温裂解和氧化还原2种反应共同作用,因此不能确定甲烷产率降低的原因是TSR反应蚀变甲烷引起的,但是可以肯定TSR反应对甲烷产率有较大影响;TSR反应对乙烷气体产率的影响可能和有机质类型有关。发生TSR反应后,Ⅲ型有机质的乙烷产率增加,Ⅰ型和Ⅱ型有机质的乙烷产率减少,这可能是由于Ⅰ型和Ⅱ型有机质比Ⅲ型有机质更容易发生TSR反应,其相对裂解生成乙烷的能力就弱一些。实验中硫化氢的含量低于二氧化碳的含量,而地质实际天然气中硫化氢的含量普遍高于二氧化碳的含量。二氧化碳与钙等金属离子结合形成碳酸氢盐,可能是二氧化碳含量降低的主要原因。二氧化碳分异过程可能是使储层物性明显改善的主要原因。     

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。      

二氧化碳对油井水泥石的腐蚀及其防护措施

在湿环境下,油气构造中富含的CO_2对水泥石产生碳化腐蚀,碳化结果使水泥石渗透率变大、抗压强度减小,诱发流体窜流、塑性地层井壁垮塌等事故,造成巨大的经济损失。介绍了在不同温度下的水泥水化产物及其碳化产物。从化学角度分析了CO_2在不同温度下对油井水泥环碳化腐蚀的机理、影响因素及防护措施。在低于110℃的温室下,CO_2的腐蚀速度受扩散控制,其影响因素包括水泥浆密度和水泥石渗透率及水泥石孔隙液中Ca(OH)_2的含量,在水泥中掺加活性硅灰或提高水泥浆密度可预防碳化腐蚀。在大于110℃的高温下,碳化腐蚀速度受水泥水化产物中Ca(OH)_2含量和水泥石碳化后渗透率大小的影响。正确的防腐工艺是在水泥石中加入10％—15％的石英砂,或者在纯水泥中加3％—8％的膨润土。     

阿姆河右岸酸性气田井口冲蚀及对策

中亚土库曼斯坦阿姆河右岸气田群为高含H_2S和CO_2的碳酸盐岩气藏,单井产量高,井口设备均出现了不同程度的腐蚀。初步分析认为其原因是生产过程中仅考虑酸性介质对气井井口的化学腐蚀,而没有考虑气体流速对井口的冲蚀作用,极大地影响了气田的安全生产。为此,通过对节流阀上下游阀道、法兰面均出现明显坑状腐蚀的进一步分析,明确了化学腐蚀和气体冲蚀的交互作用是井口磨损的主要影响因素,气流冲刷腐蚀坑的化学腐蚀产物会加速冲蚀损害;进而借鉴冲蚀与腐蚀运行环境下的多相管流管道的磨损计算理论,计算了该运行环境下的冲蚀极限速度,得到了不同生产工况下节流阀的抗冲蚀流量;最后,根据气田生产情况,针对性地提出了按气井配产要求来选择采气树类型、节流阀通径及类型冲蚀的技术控制策略。此举为气田安全生产提供了工程技术保障。     

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库的渗流规律

微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏储层非均质性强,边底水选择性水侵,渗流规律复杂,为了提高地下储气库的建库效率,需要研究储层在改建地下储气库多周期强注强采过程中的多相流体渗流规律。在获取有代表性的裂缝发育碳酸盐岩岩心较为困难的条件下,通过对天然岩心进行剪切造缝和多轮次气水互驱实验,研究了地下储气库气水过渡带在注采过程中的多相渗流规律,分析了裂缝合气空间贡献率以及储气库含气空间动用效果。结果表明:裂缝模型的相渗曲线近似于"X"形,多次气水互驱后相渗曲线基本没有变化,基质岩心模型相渗曲线经多次气水互驱后气水两相共渗区间变窄,共渗点降低;微裂缝对储层含气空间贡献率较高,微裂缝发育储层的含气空间利用率保持在较高水平,徽裂缝不发育储层的含气空间利用率逐渐降低并趋向稳定。因此,在微裂缝—孔隙型碳酸盐岩气藏改建地下储气库过程中可以在徽裂缝不发育储层布置生产井,同时通过控制边底水运移范围降低注入气损失,从而提高地下储气库的建库效率。     

山前地区深井超深井套管防磨与减磨技术研究

针对山前地区深井超深井钻井过程中套管磨损严重的问题,在分析套管磨损机理的基础上,开展了山前地区套管防磨与减磨技术研究,基于技术研究成果及应用实践,得到如下结论:1应用Power V等垂直钻井系统控制井眼轨迹,特别是上部井段的狗腿度和井斜,可明显减小侧向力和磨损量,缩短套管磨损时间;2应综合考虑套管磨损率、磨损系数以及钻杆耐磨带本身的磨损量,优选出效果最优的耐磨带;在狗腿度严重的位置,可考虑采用一定数量的橡胶钻杆卡箍来减轻对套管的磨损;3山前地区钻井液采用CX-300减磨剂能够显著降低磨损速率,减轻套管磨损程度,但在不同钻井液体系使用之前应进行优化分析以确定最佳使用量;4在迪那204井使用高密度钻井液体系,全部采用优选的高密度重晶石粉代替铁矿粉作为加重剂,整个钻进过程中未出现钻具及套管磨损,迪那204井易损件消耗量仅为邻井迪那203井的左右,防磨减磨效果非常显著。     

Biodiesel Projects Helpful to Ease Energy Shortage

Nearly 7,000 hectares of biodiesel forest will take shape in the northern province of Hebei in 2008, part of a national campaign to fuel the fast growing economy in a green way. In no more than five years, the Pistacia chinensis Bunge, whose seeds have an oil content of up to 40 percent, will yield five tons of fruit and contribute about two tons of high-quality biological diesel oil, according to the provincial forestry administration.     

State Energy Base Proposed in Inner Mongolia

Experts recently suggested China set up a state energy base in lnner Mongolia Autonomous Region to ease its energy thirst. The survey was co-conducted by senior researchers from the National Development and Reform Commission, Development Research Center of the State Council, Chinese Academy of Sciences and the Ministry of Finance. To plan and establish strategic energy bases at state level is in line with the principle of ＂giving priority to energy saving and diversifying energy consumption with the utility of coal at the core.＂     

四川盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性

目前,我国的氦气资源主要依赖进口,寻找大中型高含氦天然气田是改变这一现状最现实的途径。为此,对四川盆地威远地区高含氦天然气藏的成藏机理和氦气来源进行了分析,以探讨在该盆地前震旦系勘探高含氦天然气藏的可行性。首先根据盆地周缘12条野外露头剖面和4口钻穿震旦系单井的资料,系统分析了前震旦系的岩石学、沉积相、烃源岩等特征,认为前震旦系发育的沉积地层为南华系,东南缘露头剖面的地层序列为南沱组、大塘坡组、古城组和莲沱组,推测盆地内部可能发育相同的地层序列;南沱组、古城组和莲沱组主要为冰川沉积,为砂砾岩夹泥岩;而大塘坡组为间冰期沉积,发育一套砂泥岩地层,其下部泥页岩的有机质含量高,为较好烃源岩。进一步的研究表明:南沱组砂砾岩储层、大塘坡组烃源岩和地层中侵入的花岗岩"氦源岩"可形成较好的高含氦天然气藏成藏组合;前震旦系沉积岩的分布主要受早期裂谷控制,在裂谷内部充填厚层的沉积岩地层。结合地震资料预测了威远—资阳地区沉积岩和花岗岩的分布,结论认为在资阳地区对震旦系—前震旦系进行高含氦天然气藏的勘探是可行的。     

烷烃在ZSM-5分子筛上吸附扩散的气相色谱研究

利用气相色谱法测定了不同色谱柱温度和不同载气流速下,C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的保留时间,并利用相关公式对测试结果进行了线性回归分析,测得了吸附热力学参数和扩散系数;考察了色谱柱温度、烷烃碳链长度和载气流速对烷烃在ZSM-5分子筛上吸附扩散的影响。实验结果表明,回归分析的线性相关性良好,色谱柱温度越高,孔道对吸附质的吸附能力越弱;在不同载气流速下,轴向扩散系数不同;随烷烃碳链长度的增加,吸附焓变呈先增大后减小的趋势,轴向扩散系数呈线性增长;C1~12烷烃在ZSM-5分子筛上的吸附焓变在-1.264~-42.975 k J/mol之间;当载气流速为2.654~4.246 cm/s时,C1~4烷烃的轴向扩散系数在0.328 8~0.551 7 cm2/s之间;当载气流速为5.308~13.270 cm/s时,C1~4烷烃的轴向扩散系数在0.430 2~1.456 4 cm2/s之间。     

水平井多级压裂管柱力学、数学模型的建立与应用

水平井多级体积压裂技术是近几年国内外为有效开发页岩气藏和低渗透油气藏而发展起来的一项新技术,但随之出现了压裂管柱力学环境更加复杂的新问题。针对该复杂的力学、数学问题,根据水平井多段压裂工艺管柱受力特点,建立了悬挂封隔器以下,多封隔器坐封、开启压差滑套和开启投球滑套3种工况的力学模型,并根据各工况的受力特征,建立了这3种工况管柱力学计算的数学模型。根据弹性力学理论中厚壁筒的Lame公式和Von Mises应力计算公式,推导出了管柱受内压力、外挤力和轴向应力共同作用下油管柱安全性评价的等效应力计算数学模型,建立了多级压裂管柱力学强度安全评价的数学模型;根据已建立的水平井多封隔器管柱力学计算的数学模型,开发了水平井多级压裂管柱力学安全评价的实用软件。该研究成果已经在新疆塔里木盆地塔河油田某气井得到了应用和验证,取得了很好的效果,为水平井多级压裂管柱安全工作参数的优化设计和安全性评价提供了理论依据和简便可靠的技术手段。     

基于洛伦茨曲线评价水驱油藏驱替均衡程度

针对水驱油藏开发过程中无法有效定量描述驱替均衡程度的问题,利用高台子油层各井动态指标和小层纵向上的注采关系占总体的比重情况,绘制相应的洛伦茨分布曲线,得到用于量化评价油藏平面、纵向驱替均衡程度的“开发均衡指数”,该值小于0.4时驱替程度相对均衡。将研究成果应用于评价二次开发前后水驱油藏的驱替均衡程度,研究结果表明：目标区采出情况均衡指数降低了0.1615,含水情况均衡指数降低了0.0950,整体驱替均衡程度达到了相对均衡的水平,但纵向上仍差异悬殊。建立的洛伦茨曲线评价驱替均衡程度的方法,充分考虑了单井产能差异所造成的驱替不均衡情况,准确度高。研究成果为二次开发水驱油藏的驱替均衡程度评价提供了定量标准。     

复杂地质条件气藏储气库库容参数的预测方法

国内复杂地质条件气藏型地下储气库经过10余周期注采后工作气量仅为建库方案设计工作气量的一半,运行效率偏低。为此,利用气藏地质、动态及建库机理,建立了地下储气库注采运行剖面模型,根据气藏开发、气藏建库及稳定注采运行过程中纵向上流体的分布特征及其变化趋势,将地下储气库剖面分成4个区带(建库前纯气带、气驱水纯气带、气水过渡带及水淹带);按区带确定了影响建库有效孔隙体积的主控因素(储层物性及非均质性、水侵和应力敏感)及其量化评价方法,进一步考虑束缚水和岩石形变的影响,并引入注气驱动相,根据注采物质平衡原理建立了气藏型地下储气库库容参数预测数学模型。该模型涵盖了地质、动态及建库机理,从微观和宏观角度综合评价了影响建库空间的主控因素,大大提高了预测结果的准确度和精度,使建库技术指标设计更趋合理,目前已广泛应用于中国石油天然气集团公司气藏型地下储气库群的建设当中。