油井溫度對硫化氫含量的影響

王 海

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司工藝管道室，廣東 廣州 510655)

油井溫度對硫化氫含量的影響

王 海

(廣東寰球廣業(yè)工程有限公司工藝管道室，廣東 廣州 510655)

本文對某油田相關(guān)采油單位部分油井含硫化氫狀況進(jìn)行了調(diào)研，并通硫化氫過理論研究，進(jìn)一步認(rèn)清了硫化氫的生成機(jī)理。實(shí)驗(yàn)研究表明：溫度從100℃升到220 ℃時(shí)，硫化氫的含量將從1124ppm上升2955ppm左右。出現(xiàn)以上情況的機(jī)理是在高溫下更多的硫化氫從原油逸出。在180 ℃以后，是放量變化較小。在高溫下水變成氣相在下層混合更多的硫化氫進(jìn)入氣相。油氣中的部分硫化氫溶解在地層水中，而隨著溫度的升高，水中的硫化氫容易釋放出來，導(dǎo)致硫化氫含量升高。隨著井深溫度上升酸化混合物是與硫化氫相同的酸性物質(zhì)，加速了原油中硫化氫釋放的作用，促使化氫氣體在原油中的溶解度相對變小，從而使硫化氫進(jìn)入氣相。

油井溫度；硫化氫含量；表面活性劑

油氣田開發(fā)過程中，進(jìn)行鉆井采氣采油作業(yè)過程中，由于H2S流體由于壓力及溫度的變化，變?yōu)闅庀鄽怏w后，井下的氣體體積會(huì)驟然膨脹，此過程時(shí)間極短，這樣的物理化學(xué)變化會(huì)導(dǎo)致井噴或井涌等事故的發(fā)生，在H2S研究方面，國外的學(xué)者研究的較早，他們對硫酸鹽熱化學(xué)氧化還原作用(TSR)等方面地進(jìn)行了試驗(yàn)研究和試驗(yàn)分析。我國含硫天然氣豐富，隨著油氣田開發(fā)的深入，越來越多的含硫油氣田被開采，一些學(xué)者已經(jīng)開展了許多科研工作。盡管對硫化氫的研究已取得了不少成果，關(guān)于硫化氫的系統(tǒng)研究工作國內(nèi)外都開展得比較少，尤其是有效的預(yù)測方法硫化氫氣藏的分布規(guī)律和硫化氫運(yùn)移、生成、聚集的控制因素等，目前仍然不是很清楚，為確保安全生產(chǎn)、以防硫化氫中毒事件的發(fā)生，減少硫化氫對生產(chǎn)設(shè)備的危害，須加強(qiáng)對硫化氫產(chǎn)生機(jī)理的研究。

1 硫化氫生成機(jī)理研究

1.1 硫化氫無機(jī)生成機(jī)理研究

a. FeS2(黃鐵礦)，Cu2S(黃銅礦)，PbS(方鉛礦)，ZnS(閃鋅石)，硫化氫

1.2 硫化氫有機(jī)生成機(jī)理研究

1.2.1 不穩(wěn)定含硫有機(jī)化合物的熱化學(xué)分解

井深和地溫的增加成正比，在生成 H2S 的化學(xué)反應(yīng)中，起主導(dǎo)作用的是溫度。硫醇是跟醇類相似的化合物是硫化氫分子中的一個(gè)氫原子被烴基取代的衍生物，其通式為RSH，其中R可以是烷基，環(huán)烷基或芳基。含硫有機(jī)化合物在熱力作用下，含硫的雜環(huán)斷裂形成硫化氫。在這一形成過程中，含硫有機(jī)質(zhì)先轉(zhuǎn)化為含硫烴類和含硫干酪根，當(dāng)溫度增加到一定程度(大約100℃)，干酪根中的原子逐漸斷裂,生成一定量氣體，其中包括硫化氫，但濃度較低。當(dāng)溫度繼續(xù)升高達(dá)到深層熱解作用階段(150℃)時(shí)，開始發(fā)生含硫有機(jī)化合物分解，產(chǎn)生大量硫化氫，故這種成因的硫化氫往往存在于干氣之中。

2Cu(SR)2→ 2CuSR+RSSR

2CuCl2+ 4RSH → RSSR + 2RSCu + 4HCl

RSSR + H2O → H2S + RORS

1.2.2 通過硫醚生成

H2S生成量先隨溫度升高而減少，然后開始增加,并隨硫醚相對分子質(zhì)量的增大而減少，其變化趨勢恰好與硫醇相反。這是硫醚熱解、水解、加氫脫硫三種反應(yīng)相互競爭的結(jié)果，隨溫度變化趨勢可看出，溫度升高有利于硫醇、硫醚的熱解。

硫醚+ H2O→ H2S+烴碎片

C2H5SC2H5→ H2S + CH3CH3

C2H5SH → H2S + C2H4

C9H19SH → H2S + C9H18

CH3SCH(CH3)2→ H2S + CH2

2 對某油田硫化氫含量的普查

通過對某油田四個(gè)采油廠的生產(chǎn)井進(jìn)行了硫化氫含量的調(diào)研，含H2S的生產(chǎn)井有2533口，硫化氫含量超標(biāo)有1097口。其中單井H2S含量最高達(dá)到13000 mg/m3以上。見表1。

表1 硫化氫含量的調(diào)研表

3 油井產(chǎn)生硫化氫及影響因素研究

3.1 井深溫度對原油中硫化氫含量變化影響研究

不同井深溫度下原油中硫化氫的含量見表2。

表2 原油中硫化氫含量隨溫度變化表

小結(jié)：溫度從100℃升到220 ℃時(shí)，硫化氫的含量將從1124 ppm上升2955 ppm左右。出現(xiàn)以上情況的機(jī)理是在高溫下更多的硫化氫從原油逸出。在180℃以后，是放量變化較小。

3.2 井深溫度對原油、地層水混合體系中硫化氫含量影響研究

不同井深溫度下原油和地層水中硫化氫的含量，見表3。

表3 原油和地層水中硫化氫的含量隨溫度變化表

溫度從100℃升到200℃時(shí)，油水混合物中的硫化氫的含量將從1278 ppm左右上升2710 ppm左右。

小結(jié)：混合在天然氣中的H2S可能不是TSR過程中生成的H2S的最高含量, 因H2S易溶于水，同時(shí)被硫酸鹽氧化而生成 單硫析出硫化氫要比純油體系中釋放的完整，因?yàn)樵诟邷叵滤兂蓺庀嘣谙聦踊旌细嗟牧蚧瘹溥M(jìn)入氣相。油氣中的部分硫化氫溶解在地層水中，而隨著溫度的升高，水中的硫化氫容易釋放出來，導(dǎo)致硫化氫含量升高。

3.3 井深溫度對原油、巖芯、地層水混合體系中硫化氫含量影響研究

不同井深溫度下原油、巖芯、地層水混合體系中硫化氫含量見表4。

表4 原油、地層水、巖芯混合體系中硫化氫含量隨溫度變化表

小結(jié)：溫度從100℃升到200 ℃時(shí)，含巖芯反應(yīng)體系中，硫化氫含量增加從1115 ppm上升2784 ppm左右，原因在于原油和水中的硫化氫溶解能力下降，由液相加速轉(zhuǎn)化為氣相。

3.4 溫度、酸化對原油體系中硫化氫含量影響研究

在石油和天然氣開發(fā)過程中，酸化是一項(xiàng)十分有效油氣井增產(chǎn)、注水井增注的的增產(chǎn)措施。利用油水井酸化可除去近井地帶的堵塞物，恢復(fù)地層的滲透率；還可溶解地層的巖石，擴(kuò)大孔隙結(jié)構(gòu)，提高地層的滲透率。同時(shí)在酸化過程中，有些酸會(huì)與巖石及堵塞物反應(yīng)，生成硫化氫。

不同井深溫度下酸化對原油體系中硫化氫含量見表5。

表5 不同井深溫度下酸化對原油體系中硫化氫 含量隨溫度變化表

井深溫度從100℃升到200 ℃時(shí)，原油、酸化混合物中的硫化氫的含量將從1862 ppm上升3012 ppm左右。酸化混合物是與硫化氫相同的酸性物質(zhì)，加速了原油中硫化氫釋放的作用，促使化氫氣體在原油中的溶解度相對變小，從而使硫化氫進(jìn)入氣相。

4 結(jié)論

(1)溫度從100℃升到220 ℃時(shí)，硫化氫的含量將從1124 ppm上升2955 ppm左右。出現(xiàn)以上情況的機(jī)理是在高溫下更多的硫化氫從原油逸出。在180 ℃以后，是放量變化較小。

(2)在高溫下水變成氣相在下層混合更多的硫化氫進(jìn)入氣相。油氣中的部分硫化氫溶解在地層水中，而隨著溫度的升高，水中的硫化氫容易釋放出來，導(dǎo)致硫化氫含量升高。

(3)隨著井深溫度上升酸化混合物是與硫化氫相同的酸性物質(zhì)，加速了原油中硫化氫釋放的作用，促使化氫氣體在原油中的溶解度相對變小，從而使硫化氫進(jìn)入氣相。

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(本文文獻(xiàn)格式：王 海.油井溫度對硫化氫含量的影響[J].山東化工,2017,46(13):99-100.)

2017-05-02

王 海(1981—)，男，遼寧盤錦人，工程師，從事石油化工設(shè)計(jì)。

TE355

B

1008-021X(2017)13-0099-02