The controlling factors and distribution prediction of H2S formation in marine carbonate gas reservoir, China

Generally, there are some anhydrites in carbonate reservoir, as H2S is also familiar in carbonate oil and gas reservoirs. Nowadays, natural gas with high H2S concentration is usually considered as TSR origin, so there is close relationship between H2S and anhydrite. On the contrary, some carbonate rocks with anhydrite do not contain H2S. Recently, researches show that H2S is only a necessary condition of H2S formation. The reservoir porosity, sulfate ion content within formation water, reservoir temperature, oil/gas and water interface, hydrocarbon and some elements of reservoir rock have great controlling effects on the TSR occurrence. TSR deoxidizes hydrocarbon into the acidic gas such as H2S and CO2, and the H2S formation is controlled by TSR occurrence, so the relationship among reaction room, the contact chance of sulfate ion and hydrocarbon, the reservoir temperature has great influence on the TSR reaction. H2S has relatively active chemical quality, so it is still controlled by the content of heavy metal ion. Good conditions of TSR reaction and H2S preservation are the prerequisite of H2S distribu- tion prediction. This paper builds a predictive model based on the characteristic of natural gas reservoir with high H2S-bearing. In the porosity reservoir with anhydrite, the formation water is rich in sulfate and poor in heavy metal ion. Oil and gas fill and accumulate in the gas reservoir with good preservation conditions, and they suffered high temperature later, which indicates the profitable area of natural gas with high H2S-bearing.     

川中川南过渡带嘉二段成藏条件及主控因素

研究区嘉二段构造起伏平缓,断裂及裂缝相对较小,碳酸盐岩和蒸发岩发育,基本属于（半）局限 蒸发台地相,部分属于开阔台地相。台内滩、台内雏滩、（半）局限台地泻湖和（半）局限台地潮坪等亚相影响储层的形成和发育;蒸发台地泻湖、蒸发台地潮坪和局限台地泻湖等亚相控制盖层的分布。通过对烃源条件、储盖组合、圈闭类型、天然气运聚特征和保存条件等方面的详细分析,认为川中川南过渡带嘉二气藏成藏条件优越,具有形成中型气藏的潜力,其中天然气的近源垂向运聚和理想的保存条件,是形成嘉二气藏的重要保障。有利的沉积亚相、建设性成岩作用、背斜构造、烃源断层和硬石膏岩层是该气藏的成藏主控因素。烃源断层和硬石膏岩层的分布,为油气聚集层位及有利成藏区块的确定提供了重要信息。     

Simulated experiment evidences of the corrosion and reform actions of H2S to carbonate reservoirs： an example of Feixianguan Formation, east Sichuan

The reservoir of Feixianguan Formation of the Lower Triassic in the Sichuan Basin is the deepest buried carbonate reservoir in China, with developed secondary corrosion holes, high quantities carbonate reservoir, maximum effective carbonate reservoir thickness. Also Feixianguan gas reservoir has the highest quantities of H2S. Research discovers that there are close relationships between the formation of reservoir and H2S. The mutual actions between acidity fluid and carbonate promoted the forming of secondary carbonate holes. Through the experiment of corrosion of the samples of Feixianguan carbonate reservoir in saturated aqueous solution of hydrogen sulfide, the porosity and permeability increased greatly, porosity increased 2% and permeability increased nearly two quantity degrees, also the density became light, which confirm the corrosion and reform actions of H2S to carbonate.     

基于溶解度实验的硫沉积模型及应用研究

四川东北部相继发现了普光、罗家寨等一大批高含硫气藏。高含硫气藏在气体开采过程中,随着地层压力不断下降,元素硫达到临界饱和态后将从气相中析出,并在储层孔隙及喉道中沉积,从而导致地层孔隙度和渗透率降低,严重时造成气井停产。根据硫在天然气中的溶解机理以及物质平衡原理建立了高含硫气藏硫沉积预测模型,以罗家寨气田罗7井为例,预测了不同压力范围下的含硫饱和度以及硫沉积对气井产量的影响。研究结果表明,当地层压力下降到40MPa时,气井产量下降了82.5％,地层压力下降到37MPa时,气井将停产。     

Simulation experiments on the reaction system of CH4-MgSO4-H2O

H2S-rich gas in carbonate reservoirs is usually attributed to thermochemical sulfate reduction （TSR）. In this paper, thermal simulation experiments on the reaction system of CH4-MgSO4-H2O were carried out using autoclave at 425℃--525℃. The threshold temperature for initiating TSR is much lower than our previous studies （550℃）. Properties of the reaction products were analyzed by microcoulometry, gas-chromatography （GC）, Fourier transform-infrared spectrometry （FT-IR） and X-ray diffraction （XRD） methods. Thermodynamics and reaction kinetics of TSR processes were investigated on the basis of the experimental data. The results show that thermochemical reduction of magnesium sulfate with methane can proceed spontaneously to produce magnesium oxide, hydrogen sulfur, and carbon dioxide as the main products, and high temperature is thermodynamically favorable to the reaction. Ac- cording to the reaction model, the calculated activation energy of TSR is 101.894 kJ/mol, which is lower than that by most previous studies. Mg^2＋ may have played a role of catalytic action in the process of TSR. The elementary steps of TSR and reaction mechanism were discussed tentatively. The study can provide important information on the explanation of geochemical depth limit for natural gas and on the generation of high H2S gas in deep carbonates reservoirs.     

鄂西-渝东区石炭系油气成藏影响因素及富集规律

针对鄂西－渝东区近年钻探效果不理想的问题，分析了该区油气成藏的影响因素和富集规律。结果表明，该区大型古隆起的继承性发育、区域性油气运移和圈闭形成时间早晚的匹配、石炭系储层的发育程度和上覆地层异常高压的存在、有效供气面积的大小，以及断裂的封堵性和渗入水的强度等，是影响油气聚集和保存的主要因素。认为该区石炭系的油气勘探，应以开江－梁平古隆起南缘和石柱古隆起为重点。     

叠合盆地古老深层碳酸盐岩油气成藏过程和特征——以四川叠合盆地震旦系灯影组为例

四川叠合盆地震旦系(埃迪卡拉系)灯影组是目前中国最古老的油气产层,勘探历史超过50年。其有效烃源岩主要是下寒武统筇竹寺组,储集层主要为灯影组微生物白云岩与受桐湾运动影响形成的风化壳储集层,直接盖层为筇竹寺组泥岩;生储盖组合从层位上来讲主要是上(新)生下(老)储顶盖型,从空间分布来讲主要是旁生侧储顶盖型。其油气成藏过程为"四中心"(生烃中心、生气中心、储气中心和保气中心)耦合,生烃中心生成的油气运移至古构造形成古油藏(生气中心),古油藏内石油深埋裂解形成古气藏(储气中心),受盆地内晚期快速隆升和盆缘造山带影响,灯影组古气藏内的天然气沿灯影组顶不整合面再次发生长距离运移调整成藏或破坏,形成现今天然气藏(保气中心)。灯影组天然气成藏或破坏有5种模式,即高石梯型、威远型、通南巴型、焦石坝型和丁山-林滩场型。四川叠合盆地震旦系灯影组的长期勘探和深入研究揭示出叠合盆地古老深层碳酸盐岩油气成藏特征是:(1)烃源岩生物类型低等化和有机质高演化;(2)储集层成岩强度大、演化时间长,趋于致密化,上覆负荷作用可能导致深层储集层质量变差;(3)油气成藏过程具烃态(固、液、气)转变和多阶段性,油气分布具有突出的差异性和多因素联控;(4)油气形成和保存的关键因素是烃源充足、保存条件佳和构造稳定。     

孔隙型碳酸盐岩储层注气注水提高采收率试验

中东地区部分碳酸盐岩储层类型以孔隙型为主,裂缝不发育,气测渗透率低,流体物性较差.以中东某油田S油藏为例,开展注气和注水可行性试验研究,并探讨其提高采收率的微观渗流机制.结果表明:受物性特征影响,储层注伴生气驱最小混相压力高,地层条件下不易达到混相驱替,但整体上岩心注烃类气驱效率要高于水驱效率,尤其当达到混相条件时,气驱效率明显提高;注烃类非混相驱油效率也相对较高,主要是由于储层原油黏度较高,气驱使原油体积膨胀,黏度降低,进而改善流动性;试验采用的水驱和气驱方式在微观上主要动用大孔隙中的可动流体,可考虑优化驱替方式进一步提高驱油效率.     

大牛地奥陶系马五段硫化氢腐蚀机理与影响因素

为了解决大牛地气田硫化氢腐蚀严重问题,分析了硫化氢腐蚀机理以及影响腐蚀程度的因素。结合大牛地奥陶系马家沟组马五段地质条件以及硫化氢赋存条件确定该区域硫化氢形成的机理,为硫酸盐热化学还原反应;且该区域存在的大量石膏层为含硫化氢气体提供了良好的圈闭条件。硫化氢腐蚀模拟试验模拟了马五段地层水环境对N80钢和P110钢的腐蚀程度,P110钢的腐蚀程度较N80钢轻微,两者均属于极严重腐蚀。结合腐蚀表面微观形貌观测与腐蚀产物能谱分析得出:大牛地奥陶系马家沟组马五段硫化氢腐蚀机理为高温高压下CO2/H2S电化学腐蚀为主;并伴随有高Cl-破坏腐蚀产物膜加速腐蚀。硫化氢腐蚀影响因素分析得出温度和CO2含量增加会加速硫化氢腐蚀。     

川西梓潼凹陷中下侏罗统气藏成藏条件

探讨川西梓潼凹陷中下侏罗统气藏的成藏条件,为区域气藏预测提供依据。对中下侏罗统气藏成藏主控因素的分析结果表明:下侏罗统暗色泥质岩生烃能力较弱,上三叠统须家河组第五段泥页岩层是该区侏罗系气藏的气源;侏罗系储层总体属于低孔低渗储层;以构造-岩性圈闭为主,须五地层在绵阳-江油-剑阁地区存在一条NE-SW向的尖灭线,易形成上超尖灭岩性气藏、不整合面相关气藏。研究区中下侏罗统气藏成藏主要控制因素为:储渗条件较好的储层和规模较大、形成较早的古隆起背景上的圈闭。勘探证实该区中下侏罗统具有潜在的前景,其中低幅凹中隆起区为中下侏罗统有利勘探区。     

阿姆河盆地右岸地区膏盐岩分布及其对盐下礁滩成藏的影响分析

近年来,含盐盆地油气勘探成为研究热点,并取得了重要进展。以阿姆河盆地右岸地区为例,自中石油2007年进入以来,在中上侏罗统卡洛夫-牛津阶内部相继探明和发现了一系列的礁滩气藏,其上直接为上侏罗统基末利阶巨厚的膏盐岩覆盖,天然气地质储量丰富,展示了盐下碳酸盐岩良好的油气勘探前景。以阿姆河盆地右岸地区上侏罗统膏盐岩为主要研究目标,重点分析了膏盐岩空间展布特征及其对盐下礁滩成藏的影响。研究表明,基末利阶膏盐岩纵向上为"3膏+2盐"的地层组合,自西向东厚度呈先增大再减小的特征。膏盐岩对礁滩成藏具有重要影响,中东部地区下盐段发育的盐丘与礁滩体具有较好的空间配置关系,盐丘之间下伏卡洛夫-牛津阶往往有礁滩体发育,为右岸地区最重要的钻探目标;膏盐岩引起的硫酸盐热还原反应(TSR)所形成的次生溶蚀孔洞是礁滩体重要的储集空间;膏盐岩对油气的运移及富集具有明显控制作用,西部地区受牛津阶上部多层石膏限制,形成层状台内滩气藏,纵向上发育多套气水系统。中东部地区受盐丘侧向封堵,形成各自独立的构造-岩性复合礁滩气藏,气水特征复杂,具有"一礁(滩)一藏"的特征。     

Detection of 2-thiaadamantanes in the oil from Well TZ-83 in Tarim Basin and its geological implication

Thermochemical sulfate reduction （TSR） causes increasing of sulfur content in the oils, reduction of oil quality, and produces a toxic and corrosive H2S which may take great adverse effect on health and equipment. Although there are several ways to identify presence of TSR in gas field, yet in the case of oil with low H2S content, it is still very difficult to identify TSR. 2-thiaadamantanes is one of the most effective indicators of TSR. This paper for the first time discovers 2-thiaadamantanes in the oil from Well TZ-83 in Tarim Basin. A silver nitrate silica gel chromatography was used to enrich the oil from low 2-thiaadamantanes content to the level that GC/MS and GC/MS/MS can detect. 2-thiaadamantanes were assigned by comparison of mass spectra with published data, and the fragmental ions in mass spectra were confirmed by MRM mode of GC/MS/MS. H2S gas produced in Tazhong area is thought to be generated from TSR since 2-thiaadamantanes were present in the oil.     

川东南二三叠系气藏硫化氢成因探讨

通过天然气组分、碳氢同位素组成与薄片、包裹体等资料分析,研究了川东南二-三叠系的长兴组、飞仙关组与茅口组气藏H₂S成因。结果表明,天然气组分以烷烃气为主,非烃含量平均24.68%。其中,烷烃气均偏干,部分样乙烷低于检测下限,可测样乙烷含量0.03%~0.39%,均值0.15%;δ¹³C₁值均偏重,为–28.3‰~–35.2‰,平均–31.1‰,部分样出现δ¹³C₁ > δ¹³C₂倒转。非烃以CO₂和H₂S为主,H₂S含量1.0%~21.7%,平均5.3%。储层中代表原油充注与古油藏裂解的各类沥青较少见,方解石脉中烃类包裹体以含气态烃包裹体为主,含油包裹体少见。结合前人研究成果认为,川东南茅口组几乎不含H₂S的岩溶缝洞型气藏（分布于涪陵北部与綦江地区）未见遭TSR改造迹象;飞仙关组气藏（分布于涪陵北部）、长兴组气藏（主要分布于涪陵北部与中部）与茅口组热液白云岩气藏（分布于涪陵中南部）的H₂S均为TSR成因,部分遭受TSR改造气藏现今H₂S含量较低或为后期被消耗所致;其中,飞仙关组参与TSR反应的烃类以液态烃为主,而其他层位气藏以气态烃（甲烷）为主,这可能与TSR发生时储层中是否存在一定量液态烃有关。TSR反应于各层内独立发生,并非飞仙关组发生后向下“倒灌”。长兴组TSR反应所需硫源或来自飞仙关沉积期卤水的侧向排泄,茅口组硫源或来自相邻层位富含SO₄^2-流体。     

硫酸盐热化学还原反应体系实验研究

硫酸盐热化学还原(TSR)反应的发生可能是造成碳酸盐沉积层中天然气耗竭的主要原因之一。对CH4～Ca-SO4和H2S～Fe2O3反应体系进行了实验研究,通过微库仑、气相色谱、FT-IR和XRD等分析手段对实验结果进行了验证,考察了反应的动力学特征。结果表明,CH4～CaSO4反应生成硫化氢、碳酸钙和水,H2S～FeO3反应生成多硫化物,反应过程的活化能分别为154．623kJ／mol和26．164kJ／mol。     

关于烃-水体系相平衡研究的现状及新进展

随着天然气勘探开发的力度增大,一些特殊的如异常高温、高压、低渗透等气藏的不断涌现,并且所占的比例越来越大,含水的气藏、凝析气藏的相态研究成为一个急需解决的课题。国外近年来已开始重视含水烃类流体的相态研究,正成为气藏、凝析气藏地层流体相态研究与应用的热点,部分研究成果对现有常规油气藏烃类流体相态特征研究的理论和方法提出了挑战。从实验设备、研究机理和理论发展方向对国内外学者的最新研究动向和研究成果进行了分析,并在此基础上介绍了因此所开展的有关考虑气态地层水影响的凝析气藏烃类相态分析的一些研究工作,以期供今后的研究借鉴,指导气藏和凝析气藏的开发和开采。     

关于烃-水体系相平衡研究的现状及新进展

随着天然气勘探开发的力度增大,一些特殊的如异常高温、高压、低渗透等气藏的不断涌现,并且所占的比例越来越大,含水的气藏、凝析气藏的相态研究成为一个急需解决的课题。国外近年来已开始重视含水烃类流体的相态研究,正成为气藏、凝析气藏地层流体相态研究与应用的热点,部分研究成果对现有常规油气藏烃类流体相态特征研究的理论和方法提出了挑战。从实验设备、研究机理和理论发展方向对国内外学者的最新研究动向和研究成果进行了分析,并在此基础上介绍了因此所开展的有关考虑气态地层水影响的凝析气藏烃类相态分析的一些研究工作,以期供今后的研究借鉴,指导气藏和凝析气藏的开发和开采。     

伦坡拉盆地牛堡组砂砾岩致密化与孔隙成因

依据岩芯、薄片、物性和扫描电镜等资料,开展伦坡拉盆地牛堡组砂砾岩储层岩石学及储集特征研究,着重从成岩角度分析了储层致密化因素,结合孔隙形成的有利因素,开展成岩作用和石油充注的关系及顺序研究,首次探索了储层孔隙的发育过程。结果表明,砂砾岩储集空间以残余孔隙为主,混积的沉积环境、较弱的抗机械压实能力和中晚成岩期碳酸盐的强烈胶结是导致储层致密的3大因素,酸性流体对易溶颗粒的溶蚀是次生孔隙形成的主要因素,石油充注是孔隙保存的有利因素,主要表现在石油充注使部分孔隙溶蚀扩大,并在孔隙周缘形成油膜抑制碳酸盐胶结;压实作用在浅埋藏阶段对储层的破坏较大,随埋深增大,酸性溶蚀、石英次生加大及石油充注发生,之后,早期碳酸盐胶结物形成,成岩中晚期含铁碳酸盐胶结物交代早期碳酸盐矿物,堵塞了大部分孔隙,晚期的构造挤压使储层形成裂缝。孔隙的形成经历了原生粒间孔隙形成,压实作用减孔,酸性溶蚀扩大孔隙,石油充注保护孔隙,碳酸盐胶结破坏孔隙等过程,石油充注较充分与碳酸盐胶结较弱的叠合区是孔隙保存的有利区。     

英东一号构造储层特征及采收率分析

针对英东一号构造储层开展大量的室内实验,利用最新钻井岩心开展岩心粒度、压汞、薄片鉴定、X衍射、等方法对英东一号构造主力油层油砂山组储层岩性、物性、孔隙结构特征进行了分析,结果表明该区储层黏土含量高、水敏矿物发育、储层岩石胶结以孔隙胶结为主、分选性好、孔隙以原生粒间孔为主、储层属中高孔、中渗砂岩储层.室内岩心润湿性和驱油效率实验分析表明,英东油田油砂山组油藏为强亲水油藏,有利于水驱开发.从注气提高采收率效果进行了评价分析.英东地区由于储层跨度大,油气交错分布,气源充足,气油比高,因此注气具有很大优势.水驱后气水交替能一定程度上防止干气较快突破,对中高渗组和低渗组岩心水驱后气水交替比直接干气驱采收率分别提高了23％和10％.明确油田储层微观孔隙结构特征、明确注气提高采收率的方法对英东油田今后开发方案的制定有重要意义.     

惠民凹陷沙一段碳酸盐岩的早期成岩作用

通过对惠民凹陷商河地区沙一段碳酸盐岩成岩作用的研究 ,结合沉积特征 ,建立了其成岩作用和油气成藏模式 .认识碳酸盐岩隐蔽油气藏较发育规律 .由于快速进积的碳酸盐浅滩表面水体在大气水的影响下逐渐淡化 ,碳酸盐物质沉积不久即发生强烈溶解 .准同生期和浅埋藏阶段 ,在孔隙中形成薄层栉壳状白云石和少量蛋白石、绿泥石胶结物 .沙一段沉积末期 ,沿断裂运移上来的深部油气在沙一段碳酸盐岩孔隙中储集并形成岩性油气藏 ,未被油气充填的孔隙则被从油层水中沉淀的粗大晶粒状方解石所完全充填 .沙一段碳酸盐岩中的隐蔽油气藏应从沙一末期至东营组沉积初期的构造高点来寻求突破 ,而不是现今的构造高点     

挥发性油藏酸气回注的最小混相压力与组分优化

高含H_2S和CO_2酸性气体的低渗透挥发性油藏在开发过程中,H_2S和CO_2会以溶解气的形式被采出,并占有较高的摩尔分数。分离器条件下的气态轻烃通过回注地层,在油藏压力高于最小混相压力(MMP)时达到混相驱动,一方面可以显著提高驱油效率,另一方面可以起到减缓压力衰竭的目的。H_2S和CO_2作为污染气体,分离和回收成本较高;而与烃气一同回注地层势必会对MMP产生影响。因此,需要研究酸性气体对溶解气回注MMP的影响规律并且合理地优化回注气组分。在对目标区块原油组分拟合重组的基础上,通过混合单元格法预测MMP,研究了溶解气主要组分的混相能力以及H_2S和CO_2对烃气驱MMP的影响规律,通过正交试验方法优化了注入气比例。结果表明:作为酸性杂质气体H_2S和CO_2具有较强的混相能力,可以降低注气MMP;最优注气形式为溶解气直接回注地层。