热力采油H2S生成机理研究

热力采油过程中,由于原油中的硫醇、硫醚以及二硫化物在厌氧条件下分解,生成H2S,并随伴生气产出,不仅危及现场人员的生命安全,而且H2S溶于水后生成的氢硫酸会对采油设备造成损坏。为了明确热力采油过程中H2S生成的机理,将原油、水、岩心粉末、土酸、磺酸盐助排剂按不同的组合方式加入合成釜中,模拟井下不同温度条件下,原油热降解生成H2S的规律。实验结果表明,水、岩心粉末、土酸对原油热裂解起到催化作用,但磺酸盐助排剂对原油热裂解产生的H2S有很强的抑制作用,因此需要在蒸汽驱、SAGD等开发区块加入磺酸盐助排剂,以减少H2S的危害。     

某采油厂H2S和CO监测分析

某采油厂LX地区先后发现了H₂S和高浓度CO。针对这一情况,地质研究所联合工艺研究所相关人员编制了H₂S和CO监测方案。现场采用复合式气体检测仪直接录取数据,室内采用气相色谱仪和总硫分析仪分析检测,对监测过程和检测结果进行了总结分析并得到几点认识：H₂S气体为压裂后产生的次生气可能性较大,且产出不稳定;CO气体分布很广泛,且产出特点为高浓度、连续、稳定。根据实验数据,在取样及检测过程中总结并编制了《高危井有毒有害气体取样安全管理要求》,为该采油厂有毒有害气体的产生机理研究、风险区划定和油田开发设计方案提供了有力依据。     

H2S对柴油加氢脱硫影响的研究

采用工业催化剂FHUDS-5和FHUDS-6,模拟工业柴油加氢精制工艺条件,考察了H2S对柴油加氢脱硫的影响,讨论了H2S对柴油加氢脱硫的抑制机理。结果表明:H2S对柴油加氢脱硫有抑制作用,其中H2S对FHUDS-6的抑制作用强于FHUDS-5;在柴油深度加氢脱硫时(硫质量分数小于50μg/g),H2S的抑制作用不明显,即H2S对柴油加氢脱硫反应的抑制作用随着反应深度的加大而变小。因此,工业上常规加氢脱硫过程中必须控制循环氢中H2S的浓度,以减小H2S对柴油加氢脱硫反应的抑制作用,从而降低成品柴油中硫含量。     

H2S环境下射孔技术研究

从H2S的物理、化学性质及其对人体的危害、对金属材料的腐蚀作用等方面,对含硫油气井射井作业进行分析,制定防硫控制措施。推荐了含硫油气井射井作业方法,在含H2S油气井射井作业中取得良好的效果。     

CO2和H2S共存环境下井筒腐蚀主控因素及防腐对策——以塔里木盆地塔中Ⅰ气田为例

针对塔中Ⅰ气田天然气中CO2、H2S共存的特点,研究该腐蚀环境下管材腐蚀规律及防腐对策。通过5因素5水平正交实验,分析CO2压力、H2S压力、温度、Cl离子浓度及含水率这5个因素对抗硫油管腐蚀速率的影响程度,确定塔中Ⅰ气田腐蚀环境下的腐蚀主控因素为CO2压力。选择普通抗硫油管+缓蚀剂作为塔中Ⅰ气田油管的防腐对策,根据腐蚀主控因素筛选复配了适用于塔中Ⅰ气田腐蚀环境的缓蚀剂YU-4。该防腐工艺在塔中Ⅰ气田12口井中进行了应用,取得了显著的抗腐蚀效果,腐蚀速率达到防腐要求,其中TZ83井油管平均腐蚀速率由1.23 mm/a降至0.025 mm/a;TZ623井油管平均腐蚀速率由0.370 mm/a降至0.016 mm/a。     

H2S分压对Q245R钢在H2S-CO2共存环境中腐蚀行为的影响

为研究H₂S-CO₂共存环境下H₂S含量对Q245R钢腐蚀行为的影响机制,通过模拟某油气田现场工况,利用高温高压釜设备开展不同P_H2S下Q245R钢在H₂S-CO₂环境中腐蚀性能试验,并采用金相显微镜、XRD、SEM和EDS等手段来分析Q245R钢的点蚀、腐蚀形貌和腐蚀产物组成等。结果表明：随着P_H2S由0.001 MPa增至0.11 MPa, Q245R钢均匀腐蚀速率增幅达196%,均匀腐蚀速率最大值为0.892 1 mm/a;腐蚀主控因素由CO₂腐蚀(P_H2S=0.001～0.05 MPa)转变为H₂S腐蚀(P_H2S=0.11 MPa),主要腐蚀产物由FeCO₃转变为FeS。由于腐蚀产物膜中的裂纹与孔洞等腐蚀微观通道的增加,以及反应溶液...     

H2S含量对加氢汽油中硫醇的影响

考察了Hydro-GAP技术循环氢中H2S含量对加氢汽油中硫醇的影响。结果表明,当循环氢中H2S体积分数低于0.06%时,加氢汽油中的硫醇含量与氢气单程通过时相当;当循环氢中H2S体积分数达到0.25%时,加氢汽油中的硫醇含量显著提高。在循环氢中H2S含量一定时,加氢汽油中的硫醇含量随反应温度的升高而降低。反应温度由260℃提高至380℃,循环氢中H2S体积分数为0.25%时,加氢汽油中的硫醇的质量分数由172μg/g降到42μg/g,降低幅度达到75.6%。由于Hydro-GAP技术采用较高的反应温度,并且催化剂上含有丰富的酸性中心,因而对烯烃与H2S反应生成硫醇具有抑制作用。     

延长气田抗CO2/H2S复配缓蚀剂的研究及应用

为了解决延长含硫气田管材严重腐蚀问题,通过对试片腐蚀形貌以及腐蚀产物组成、含量的检测来确定含硫气田管材的腐蚀成因,以3种现场抗腐蚀缓释效果较好、主要成分为咪唑啉的KS系列抗CO₂/H₂S腐蚀缓蚀剂为助剂,以抗CO₂腐蚀性能较好的E-04缓蚀剂为主剂进行复配,通过失重法、图像采集等手段对3种复配缓蚀剂进行缓蚀性能效果评价,并探究不同H₂S分压下3种复配缓蚀剂的缓蚀效果,筛选出缓蚀效果较好的复配缓蚀剂,并将其在现场应用。结果表明：溶解氧、侵蚀性CO₂、CI^-引起的吸氧腐蚀、CO₂腐蚀和点蚀是导致管材腐蚀的主要原因,细菌造成的结垢腐蚀对其也有一定影响;在CO₂/H₂S腐蚀联合控制条件下,抗CO₂/H₂S复配缓蚀剂KS-02缓蚀效果最优,缓蚀效率可达80%以上。现场含硫气井监测显示抗CO₂/H₂S复配缓蚀KS-0...     

障碍物不同坡度对H2S扩散影响研究

针对在复杂地形下发生的天然气井井喷事故,设置了20°、30°、40°、50°和60°五个不同的障碍物坡度,利用CFD软件Fluent对不同坡度下的H2S扩散规律进行数值模拟。结果表明,在设定的条件和范围内,当连续释放的H2S扩散至稳定状态时,不同坡度的障碍物对H2S的扩散影响不同。随着障碍物坡度的增加,H2S在障碍物的迎风侧和背风侧的地面浓度均有所上升,且迎风侧的变化程度比背风侧的要大。模拟结果对研究井喷中H2S在复杂地形下的扩散规律和井场位置的选择有一定的指导意义。     

吉木萨尔页岩油H2S成因分析

目的 针对吉木萨尔页岩油生产过程中存在的H₂S问题,开展了H₂S成因分析。方法 对硫元素同位素和SRB种类、生物成因反应条件进行了分析。结果 实验表明,吉木萨尔页岩油H₂S为生物成因,产出液中SRB、SO₄^2-含量与井口H₂S含量呈正相关,通过16SrRNA技术鉴定出适宜30～40℃中温型的SRB 3种,适应60～100℃高温型的SRB 6种,在温度为35～100℃、矿化度为(0.2～8.0)×10⁴ mg/L、pH值为4～9范围内均可正常生长,满足生物成因的条件。SRB可依赖压裂液大量繁殖,促进了H₂S的形成。结论 针对生物成因,制定了以杀菌剂替代化学除硫剂的工艺,现场试验8井次,井口H₂S含量降至安全阈限值以下,同比除硫费用降低40.9%,为有效治理H₂S提供了依据。     

CO2、H2S对3Cr钢静态腐蚀的影响

为了研究3Cr钢在不同CO₂、H₂S腐蚀介质中耐蚀性,对3Cr钢分别在1 MPa CO₂、0.3 MPa H₂S及1 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S腐蚀环境中的腐蚀速率和电化学性能进行测试,同时采用SEM、EDS和XRD等手段对上述三种腐蚀环境中的腐蚀产物进行分析对比。结果表明,3Cr钢在1 MPa CO₂环境下腐蚀速率最大,通过对腐蚀产物进行分析,发现其表面未形成连续分布且具有致密性腐蚀产物保护膜是其腐蚀速率高的主要原因。电化学测试发现3Cr钢EIS阻抗在1 MPa CO₂中呈现单容抗弧,而在0.3 MPa H₂S和1 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S环境中呈现双容抗弧,进一步印证了其在1 MPa CO₂环境中耐蚀性较差的结果。     

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。     

高含H2S气田试气作业中的防护技术

乌兹别克哈乌扎克和康德姆气田属于世界上典型的高含硫气田,试气作业中对高含H₂S气井井控安全作业、硫化氢防护和设备防硫有着很高的要求。通过对硫化氢气体的成因、性质、危害的研究分析,总结出一整套安全防护技术措施。达到了降低施工风险、减少危害、延长设备使用寿命、有效控制硫化氢和保证安全施工的目的。对国内外其它高含硫气田试气作业也会起到借鉴作用。     

高含H2S井地面计量全封闭流程工艺初探

为安全环保的开发高含H2S井,利用密闭空间带压流体单一流向的原理,高压地层流体首先通过分离器进行一级分离后液体进入缓冲罐进行二级分离,带有残存气体的原油再通过除硫装置进入环保罐进行三级分离。与此同时,借助H2S在线监测仪、大气环境监测仪、密闭环保罐监测仪对设备内的H2S进行实时监测,最终实现全部气体经过充分分离和燃烧,使得工作环境中的H2S含量低于安全限值。     

塔河含硫原油铁路运输中H2S的挥发特征

塔河油田原油伴生气中H2S含量较高,平均在20 597 mg/m3,最高达到43 653 mg/m3.。为了确保原油铁路运输的安全,对这个区块原油采用了物理法和化学法联合脱除H2S的工艺技术,使装车原油烃蒸气中H2S的浓度控制在2～4 mg/m3的水平。试验结果表明:在相同的温度和振动强度条件下,原油中初始H2S浓度越高,运输过程析出的H2S气体浓度水平越高,且初始H2S浓度低于15～22.5 mg/m3(10～15ppm)的情况下,运输过程中挥发出的H2S浓度最高不大于45 mg/m3;温度对原油中H2S挥发的影响相当显著;振动频率增加1倍,H2S挥发量变化不明显,这说明加大振动强度对原油中H2S挥发有促进作用,但不显著。     

普光高含H2S气田硫沉积规律及其对开发的影响

普光气田属于高含H₂S气田,天然气中含有一定量的单质硫(简称硫,下同)。在开发过程中,随着压力和温度的持续下降,天然气中的硫将会达到过饱和,并从气相中析出。目前,普光气田地面集输流程和井筒已经出现硫沉积与堵塞,在探测和治理方面形成了较成熟的经验做法。但随着地层压力的下降,将会在储层孔喉中形成硫沉积并降低渗流能力,导致气井产能降低,甚至停喷。储层中的硫沉积治理将是气田开发工作面临的又一大难题。文中基于井下PVT取样,首先,开展天然气中硫质量浓度及PVT相态特征室内实验研究,测定了地层条件下天然气中硫初始质量浓度,建立了适用于普光高含硫气田的硫溶解度预测模型,明确了不同压力和温度条件下硫析出状态及析出量;然后,开展硫沉积对岩心渗透率伤害室内实验,理清了硫沉积对储层渗透率的伤害规律;最后,建立了硫析出和沉积预测模型,初步认清硫在井筒周围储层径向沉积规律及对气井产能的影响。研究成果将指导普光气田储层硫沉积治理工作,为高含H₂S气田高效开发提供理论支持。     

含硫天然气井井喷失控15分钟H2S扩散数值模拟

根据油气井现场实际条件,建立了数值计算的物理与几何模型。主要考虑环境风速和井喷气口初始喷出速度两个主要因素,对井喷后15min H2S浓度分布进行分析。研究结果表明:2m/s以上的风速可以使H2S扩散形成一个沿风向偏转下压的类似椭圆的区域,并且下压的程度随风速增大而增大;气体喷出初速度一定时,H2S的扩散区域随着风速的增大而增大,但是近地面类椭圆较高浓度区域则呈现先增大后减小的趋势;当环境风速一定时,H2S的扩散区域随着喷口初速度的增加而增大;在较高的喷出速度条件下,H2S扩散会出现涡流,扩散至远处地面后还会出现"反弹"的现象。     

铁路运输原油中H2S挥发特征模拟试验装置设计

通过建立相平衡模型、换热模型,进行模拟计算并与现场测试相结合,分析长途运输商品原油H2S的析出规律以及各种影响因素,对影响挥发的参数进行单因素敏感性分析,运用正交试验方法对参数进行优化,确定主要因素和次要因素;综合分析温度、运输里程、海拔等参数对原油中H2S挥发程度的影响。该装置综合考虑了塔河原油的铁路外运过程,实现了铁路运输原油中H2S挥发特征模拟试验的功能要求。     

含H2S/CO2气田中基于腐蚀风险的管道完整性设计

管道系统的完整性管理贯穿于全生命周期,涵盖设计、建设、投产、运行、延寿各个阶段,设计是整个生命周期中的起点,因此,在管网设计中融入完整性概念十分重要。腐蚀是一种与时间有关的危害因素,将贯穿于管网系统的运行阶段,对于含H2S/CO2气田集输管网系统,腐蚀问题会影响管道完整性。针对H2S/CO2气田,介绍工程设计阶段材料选择过程中需要考虑的主要因素、腐蚀风险评估的方法以及腐蚀控制框架的基本要求,为管网设计期间融入基于腐蚀风险的管道完整性设计理念提供参考。     

川东北地区富含H2S天然气烃类与CO2碳同位素特征及其成因

虽然近年来对川东北地区富含H₂S天然气的地球化学特征、成因及来源开展了广泛研究并积累了丰富的地质、地球化学资料,但由于该地区特殊的地质环境和复杂的天然气形成演化条件,天然气成因与来源问题一直备受关注并存有争议。川东北地区天然气中H₂S含量与烃类组分组成、甲烷、乙烷和CO₂碳同位素组成之间的关系表明,飞仙关组—长兴组富含H₂S的天然气主要是原油在硫酸盐催化下裂解的产物,可能主要来源于下志留统烃源岩;高含H₂S天然气中富集重碳同位素CO₂的生成,与天然气中H₂S含量的降低有关,是H₂S溶蚀储层碳酸盐岩的结果。