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注蒸汽热力采油过程中随着高温蒸汽的注入,不仅使稠油因升温而发生物理降黏,还会引发稠油、岩石基质和地层水之间的复杂热化学反应,生成CO2、H2S等酸性气体,岩石基质的矿物成分对热化学反应有着重要影响。因此,研究注蒸汽热采过程中油藏矿物对H2S生成规律的影响,对油气田H2S防治工作具有重要指导意义。 本文首先开展了基础物性测试,得到了辽河油田洼 38区块原油、地层水、岩心的元素或矿物组成,洼 38 区块 1914 稠油中的含硫有机物主要由热稳定性较高的硫醚、噻吩及其衍生物组成。 在高温高压反应釜内开展的稠油热化学模拟实验表明,洼 38 区块 1914 原油生成硫化氢的主要途径为含硫有机物的水热裂解,以及 Al、Mg、Ca、Zn 等金属盐能够降低溶液 pH值从而加强质子化作用,还能催化 C—S键断裂、加氢脱硫及水气转换等水热裂解中间反应,最终促进稠油水热裂解生成H2S,且Al3+的催化效果最好。 模型化合物的水热裂解实验表明,2-甲基噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩及噻蒽在280℃的反应温度下不会发生热解反应生成 H2S;不同结构的噻吩类化合物由于 S原子的电子云密度不同,水热裂解生成 H2S速率不同,2-甲基噻吩>苯并噻吩>二苯并噻吩>噻蒽;同时探讨了 4 种模型化合物水热裂解途径,并指出二次水解在噻吩类含硫有机物,特别是一次水解不能产生醛基的含硫有机物水热裂解生成 H2S 过程中具有重要作用。 最后,开展了室内TSR模拟实验研究,结果表明硬石膏不能发生TSR反应;确定了硫酸根离子与金属阳离子形成接触离子对是发生 TSR反应生成 H2S的先决条件,溶液中金属阳离子电荷数越大越容易形成接触离子对,TSR反应越容易发生。 本文通过开展稠油和模型化合物室内热化学反应模拟实验研究,得到的相关结论能为油气田H2S防治措施的制定提供理论支持,具有重要借鉴意义。