甲烷和固态硫酸钙的热化学还原反应模拟实验初步研究

碳酸盐岩地层中常伴有硫酸盐岩的沉积,在一定的温度和压力条件下,干酪根热降解生成的气态烃与硫酸盐岩接触后发生热化学还原反应(简称为TSR反应),使气态烃消失,这可能是造成生气死亡线的主要原因之一。本文对CH4-CaSO4热化学还原反应的热力学问题进行了探讨,发现该反应能够自发进行,而且升高温度对反应有利。利用高温高压模拟装置对CH4-CaSO4反应体系进行了初步的模拟实验研究,通过微库仑、气相色谱和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等分析手段对实验结果进行了进一步验证。结果表明,甲烷和固态硫酸钙能够发生热化学还原反应,生成硫化氢、碳酸钙和水。最后,将CH4-CaSO4反应体系同国内外的研究工作进行了对比,认为本实验研究能够更好地补充和完善TSR反应体系,解释地质条件下工业气藏的死亡线问题。

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。