准南阜康区块煤层后生生物成因H2S的发现与成因机制

随着排采的进行准南东段阜康区块煤层气井产出的煤层气中H₂S浓度呈现逐渐增加的趋势,对安全生产构成严重威胁。基于煤层气勘探开发资料,结合实验室厌氧发酵实验,对该区块排采阶段煤层H₂S的异常原因进行初步探讨。煤层气勘探阶段含气量测试结果表明,煤层气原始气体中H₂S含量低,最高仅为2.152×10^-6;排采初期并未出现H₂S浓度异常现象,但随着排采的进行,部分井出现异常,如13号井在排采7 a后H₂S含量异常增加,高达700×10^-6。灰色关联分析表明,H₂S的浓度与煤层气井的产水量和水质密切相关,当地下水的补给带来充足的营养物质供给菌群代谢时,就会促进H₂S的产出。由该区煤和排采水作为发酵基液构建的厌氧发酵系统表明,H₂S的产量与发酵液中SO₄^2-含量成反比、与HCO₃^-含量成正比;CH...     

天然气中高含H2S的成因及其预测

充足的烃类、发育的硫酸盐(石膏)和储层经历过较高的温度是形成高含H₂S天然气所必须的3个基本条件,也是硫酸盐热化学还原作用(TSR)发生的物质基础和热动力保证。TSR是一个十分复杂的有机物——无机物相互作用的地质——地球化学过程,并非具备了这3个条件就会发生TSR或形成高含H₂S天然气。目前关于TSR的一些理论问题尚未完全达成共识,对其发生反应的温度条件、反应体系方程、烃类的消耗、同位素分馏、反应产物及其转化等科学问题存在较多争论。本文认为川东北和渤海湾盆地晋县凹陷高含H₂S的天然气属TSR成因,并对TSR中的科学问题进行了探讨,为建立H₂S的预测模型提供了参考。     

不同煤级煤对H2S气体的吸附差异及吸附模型

为了研究不同煤级煤对H₂S气体的吸附差异及吸附模型,采集新疆气煤,山西潞安瘦煤、晋城无烟煤3个煤样进行了工业分析、煤岩分析和平衡水条件下的等温吸附实验。采用Langmuir,BET,D-R和D-A吸附模型,利用拟合软件对等温吸附实验数据进行了非线性回归拟合,并检验拟合程度。结果表明:煤对H₂S的吸附量随着煤化程度的加深而增加,为第Ⅰ类等温吸附线;其中Langmuir模型的拟合效果最好,n=1的D-A模型的拟合效果次之,BET模型的拟合效果较差,模型对实验数据的拟合效果与吸附模型中参数个数无明显关系;煤吸附H₂S可用单分子层吸附理论来解释。      

气体地球化学测量方法在皂火壕砂岩型铀矿勘查中的应用试验研究

在鄂尔多斯盆地东北部皂火壕铀矿床孙家梁地段进行土壤SO₂、H₂S、CO₂、Rn、He气体地球化学测量试验,讨论了各气体组分在氧化-还原带不同亚带内地球化学分布特征及其控制因素,探讨了气体地球化学圈定砂岩型铀矿氧化、还原环境及矿体范围的可能性。孙家梁地段土壤气体H₂S、SO₂、CO₂、Rn背景值分别为0.03×10^-6、0.049×10^-6、120.6×10^-6、2 804.4 Bq∕m³,异常下限分别为0.078×10^-6、0.115×10^-6、3 997.5×10^-6、3 670.1 Bq∕m³。CO₂、H₂S、SO₂等非放射性气体浓度从氧化亚带到过渡亚带总体上呈逐渐上升,而后在还原亚带下降并趋于稳定。在过渡亚带(矿...     

准噶尔盆地东南缘煤矿硫化氢气体成因研究

位于准噶尔盆地东南缘与北天山北麓、博格达山的盆-山结合部位的煤矿主要发育有下—中侏罗统西山窑组和八道湾组低变质烟煤。区内诸多矿井(区)煤岩层、井下水、采空区及出露温泉(井)水体中硫化氢富集异常,且硫化氢往往与二氧化碳共存。煤层瓦斯气体组分以N2、CH4为主,伴有H2S、CO2及C2H6、C3H8等重烃组分,瓦斯气体组分中硫化氢最高可达2.11%,对煤矿工人的职业健康和安全生产造成严重的影响。区域煤层埋藏深度大多处于200~900m,地层温度小于40℃,SRB繁衍激烈,样品中检测值平均为791个/g样品。沿径流方向,地下水矿化度逐渐增高,pH值也逐渐上升,Ca2+浓度逐渐下降,水体富含SO2-4,在充足的有机质及还原环境中,容易发生BSR作用,形成硫化氢。区域各煤层硫化氢丰度普遍小于3.0%,煤的镜质体反射率普遍介于0.50%~0.75%,表明成煤岩阶段的古地温范围介于80.0~110.0℃,小于120℃,目前煤层埋藏深度普遍处于200~900 m,其地温小于40℃。大部分煤层甲烷碳同位素值小于-50‰,总体偏轻,CH4具有生物甲烷成因特征。煤层气中的δ13 CCO值普遍介于2-18.2‰~-11.7‰,表现出有机成因的特征。综合判断区域各煤矿H2S气体主要以BSR成因为主,不排除部分由于煤层火烧烘烤作用,由TDS或TSR成因产生。     

川东宣汉地区天然气地球化学特征及成因

依据10余口探井60多个气样的化学成份和碳同位素组成数据,结合烃源岩和储层沥青分析资料,系统剖析了四川盆地东部宣汉地区普光、毛坝场等构造带天然气地球化学特征,并探讨了其成因及来源。研究结果表明:这些构造带中飞仙关组—长兴组天然气为高含硫化氢的干气,天然气化学成份表现出古油藏原油裂解气的特点。其烃类气体中以甲烷为主(高于99.5%);富含非烃气体,CO₂和H₂S平均含量分别达5.32%和11.95%。甲烷碳同位素较重(-33‰～-29‰),表征高热演化性质;乙烷δ¹³C值主要分布在-33‰至-28‰范围,属油型气。这些天然气与川东邻近气田的同层位天然气具有同源性,而与石炭系气藏天然气在化学成份、碳同位素组成上有所不同,意味着有不同的气源。硫化物硫同位素和沥青元素组成证实高含量的H₂S是气藏发生TSR作用所致。δ³⁴S值表征层状沉积成因的硬石膏是TSR作用的反应物,而脉状硬石膏则是其残余物。储层的孔隙类型可能与TSR作用强度和H₂S含量高低有联系,裂缝型气层中H₂S少,孔洞型储层中H₂S丰富。乙烷、沥青和各层系烃源岩干酪根碳同位素对比表明研究区飞仙关组—长兴组气藏天然气主要来自二叠系烃源层。     

乌鲁木齐西山井田原位煤层瓦斯中H_2S含量的影响因素及成因分析

H2S是一种剧毒、有害性气体,乌鲁木齐西山井田是我国最早发现煤层瓦斯中H2S异常的井田之一。为了新建矿井煤炭资源开采安全,基于煤田地质勘查和矿井开拓成果,分析了影响原位煤层中H2S含量的因素,探讨了H2S异常的成因。研究结果表明:1)在煤田勘探范围内(埋深浅于600m),实测H2S含量与煤层埋深、煤层瓦斯总含量、CH4、CO2、N2含量、水分含量(Mad)、灰分产率(Ad)呈负相关趋势,与全硫含量(St,d)、挥发分产率(Vdaf)呈正相关趋势;2)H2S异常的主要成因为煤层自燃、BSR、TDS、TSR混合成因及地下水的迁移。     

塔中地区奥陶系喜马拉雅山期S干气充注的证据

塔中地区奥陶系天然气成因多样;Ⅰ号坡折带中东部奥陶系天然气以高干燥系数、 甲烷同位素值重为特征;与塔深1井寒武系原油裂解气接近;应主要来自寒武系原油裂解气成因。寒武系贫H₂S、 高成熟原油裂解气在喜马拉雅山期时;气侵奥陶系油气藏;得到了以下主要证据的支持: 1）天然气甲烷δ¹³C值大多比Chung et al.（1988）天然气模式甲烷δ¹³C值计算值高3‰以上;2）干燥系数与甲烷δ¹³C值大体上具有正相关关系;3）天然气干燥系数与H₂S含量大体上具有负相关关系。这些特征表明;存在贫H₂S、 相对富¹³C甲烷为主的干气与富H₂S、 相对贫¹³C甲烷的湿气混合作用。奥陶系中H₂S-δ³⁴S 值为14‰～20‰;远低于中深1井寒武系原地热化学硫酸盐还原作用（TSR）成因的H₂S（33‰）;支持了奥陶系中H₂S并不是来源于寒武系古油气藏。于是提出;来自寒武系贫H₂S的干气在喜马拉雅山期对良里塔格组和鹰山组油气藏发生了气洗;油气藏的气/油比值增大、 导致了原油蜡含量增高、 甲烷δ¹³C值发生正偏移。     

广东惠州黄沙洞地区地热资源地球化学勘探方法研究

地热地球化学探查技术是地热探测技术的一种,其勘探方法包括各种土壤化学元素(Hg、As等)测量法、气体(Rn、H₂、CH4等)测量法、地温测量法等。利用热释汞、地温、氢(H₂)、氡(Rn)等方法和指标对广东惠州黄沙洞地区进行地热资源勘探,结果表明：研究区内热释汞、地温等指标的高值点具有很好叠合性,呈北西、北东向近似交叉“十”字型展布特征,它们与区域内北东向潼湖大断裂带(地热通道)中北北西向隐伏花岗闪长岩岩株(地热源)分布走势相一致,它们有效地指示了地热水沿断裂通道(断裂破碎带、大的裂缝及裂隙)向上迁移泄漏特征,地热水(地热载体)沿北东向主断裂带及大的北西向裂缝、裂隙泄漏是上述指标高值异常成因。lgH₂指标局部高值呈北西向分布于中部,它与热释汞、地温在此处有高度重叠;lgRn指标值与地热源(岩浆岩体是Rn物质源)、垂向渗漏方式、地热水携带迁移散失作用等因素相关,lgRn指标与lgH₂指标相关分析值为负值。热释汞、地温、Rn、H₂等地化指标为黄沙洞地区地热资源勘探提供了良好的地球化学...     

某石油类污染场地地下水石油烃生物降解的地球化学证据

生物降解地下水石油烃会改变地下水环境的水化学组成,因此可以通过分析污染晕中电子受体、生物降解代谢产物以及重要的地球化学参数量值变化获得生物降解的地球化学证据。本次在对某石油污染场地地质、水文地质条件、污染源污染方式调查基础上,根据地下水样测试结果,详细分析了地下水石油烃污染分布特征、污染晕中指示生物降解作用的电子受体、代谢产物以及重要地球化学参数的空间变化规律,研究结果表明:污染场地内存在氧还原、硝酸盐还原、硫酸盐还原等生物降解作用,其中硫酸盐还原是污染场地地下水石油烃生物降解的优势反应; 在沿地下水流向上,TPH浓度、HCO₃^-浓度和碱度逐渐降低,Eh、电子受体(DO、NO₃^-、SO₄^2-)浓度逐渐升高; 在垂直于地下水流向上,从中心向两侧各组分也呈相似的变化规律。     

天津静海含煤区无井式煤炭地下气化选址地质评价模型

地质条件对煤炭地下气化选址起着重要作用。运用二级模糊综合评判法,从勘探情况、煤层特征、煤质特征、水文条件4个影响因素入手,构建了天津静海含煤区无井式煤炭地下气化地质评价模型,并通过质量守恒物料衡算与室内模拟实验结果对比验证了模型的适用性。研究认为:影响无井式煤炭地下气化的地质条件所占权重依次为勘探情况 > 煤层特征 > 水文条件 > 煤质特征,综合得分高于70的区域为无井式煤炭地下气化适合区,60~70分为比较适合区,低于60分为不适合区。天津静海含煤区5号煤层综合评分为78.89分,为无井式煤炭地下气化适合区,扣分项主要来自于埋深、CO₂反应活性（900℃）和黏结性。物料衡算所得煤气组分与室内模拟实验所得煤气组分相对误差均在允许误差15%范围内,有用组分（H₂+CO+CH₄）相对误差为2.63%,证明了所建模型的适用性,对后期生产规模设计和现场生产具有一定的指导意义。      

Origin and Distribution Factors of Sour Gases in Natural Gas Reservoirs in the Amu Darya Right Bank Block,Turkmenistan

Through the analysis of original carbon isotopes in the blocks on the right bank of the Amu Darya River, Turkmenistan, it can be firstly concluded that the carbon dioxide (CO₂) in the sour gas reservoirs belongs to the inorganic-origin gas. The origin of hydrogen sulfide (H₂S) in the Amu Darya Right Bank Block is thermochemical sulfate reduction from the detailed analysis of hydrocarbon source rocks data, reservoir characteristics, vitrinite reflectance of organic matter, and sour gas content. Then, the factors affecting the distribution of sour gases in the Amu Darya Right Bank Block were investigated by the analysis of conventional sour gas distribution factors including geological structure, fracture and fault, caprock integrity, sedimentary facies, reservoir types, lithofacies, the source of sulfur and so on. The following basic findings were achieved: ① The basement rift in the study area is conductive to the distribution of CO₂. The caprock integrity contributes to the concentration of CO₂. The gas reservoirs in the biological dike reefs, patch reefs and overthrust zones usually have medium CO₂ content. ② The geological structure and fracture caused the complexity of the distribution of H₂S. The gypsum-salt rock in upper Jurassic-Tithonian is an important sulphur source, and the main hydrocarbon source rocks are also the major sulfur source of H₂S gas reservoirs. Furthermore, the giant gypsum layers in the middle-upper Jurassic Callovian-Oxfordian and the upper Jurassic-Tithonian are conductive to preservation of H₂S, and the small openings and holes in the reservoir is also correlative to the distribution of H₂S. ③ The H₂S in the study area is mostly distributed in the formations with the geothermal temperature of higher than 100 ℃. The open platform deep-water sedimentary facies are harmful to the formation of H₂S. The patch reef and overthrust zones belong to the belts of low H₂S content, however, the biological dike reef zones belong to the belts of medium-high H₂S content. However, the origin and distribution factors of sour gases in natural gas reservoirs were obtained. At the same time, it was pointed out that more necessary and accurately quantitative research is still needed to determine the origin and distribution of acid gases in the Amu Darya Right Bank Block, Turkmenistan.     

中国含硫化氢的天然气分布特征、分类及其成因探讨

研究天然气中硫化氢,特别是研究高含硫化氢的天然气,一方面不仅是油气钻探安全工作的重要一环,对气井油管与集输管线防止“氢脆”提供依据和采取防腐措施,而且从其中能回收硫磺资源;另一方面在一定条件下,天然气中硫化氢含量多少还可作为气源对比的一个标志。故研究天然气中的硫化氢,在实践上和理论上均有重要意义。     

渭北区块煤层气井抽油杆腐蚀影响因素

为明确鄂尔多斯盆地东缘渭北区块H矿区煤层气井腐蚀影响因素,以抽油杆为研究对象,通过对实际开采过程中产出气、采出水、抽油杆表面腐蚀产物成分和抽油杆质量损失检测分析,总结了抽油杆腐蚀类型和腐蚀强度,并对比分析了不同排采阶段、开发层系和采出液矿化度对抽油杆腐蚀的影响。研究结果表明:渭北区块煤层气井抽油杆主要受到CO₂和H₂S的腐蚀,其来源主要为5号煤和11号煤。在初期排水阶段抽油杆腐蚀程度低,主要是由少量CO₂溶解气引起;憋套压和产气之后,抽油杆受到产出的酸性气体CO₂和H₂S的共同腐蚀作用,且腐蚀不断增强;同时地层水矿化程度对抽油杆腐蚀有明显的促进作用。由于腐蚀影响因素复杂且强度不断变化,因此,对抽油杆表面进行包覆或涂上防腐层是直接有效的防腐手段。      

准噶尔盆地南缘硫磺沟煤层气富集主控地质因素及有利区优选

为评价煤层气资源勘探开发潜力和指导矿井安全生产,对准噶尔盆地南缘硫磺沟煤矿主煤层(4-5、7、9-15号煤)的储层物性特征(显微组分、裂隙及含气性等)进行了测试分析,结合现场钻井资料、瓦斯解吸及瓦斯涌出量等资料,从构造、沉积、煤层埋深、水动力条件等方面分析了该区煤层气的控气地质因素。结果表明：煤储层物性较好,孔裂隙较为发育,微裂隙高达3 935条/9 cm²;煤层含气性(瓦斯含量)较好,4-5号煤层为4.88~10.81 m³/t,平均6.56 m³/t。控气地质因素分析表明,准南硫磺沟煤层气的控气模式以构造-水动力耦合控气为主。同时,利用多层次模糊数学综合评价模型,预测的硫磺沟煤矿(4-5号煤)煤层气赋存有利区为钻孔29-3和28-3周边区域。     

地质构造对宿南矿区72煤层厚度变化的控制作用

宿南矿区为淮北煤田重要矿区,其中7₂煤层为矿区主要可采之一。地质勘探资料表明,该煤层的厚度变化较大,变化特征明显。在矿井地质调查及矿区地质构造研究的基础上,发现该煤层煤体结构破碎,煤层厚度变化与区内地质构造具有密切的联系。在煤厚区域分布特征方面呈现NW-SE向厚薄相间分布,其方向与研究区总体褶皱方向一致。局部厚度变化特征方面与断层走向及褶皱轴向关系密切。因此,排除该煤层原生沉积影响因素,断裂构造与褶皱构造以及褶皱作用伴生的层滑构造为区内煤层厚度变化的主要控制因素。      

基于工作面全覆盖的地面瓦斯高效抽采模式研究

针对煤层碎软、渗透性低、工作面瓦斯抽采难度大且效率低的问题，提出两端对接分段压裂顶板水平井组的工作面瓦斯抽采全覆盖模式。选取淮北煤田宿县矿区某矿井为例，依据研究区地应力与工作面展布特征，结合研究区内瓦斯地质条件及煤层力学性质分析，利用交叉偶极子声波测井方法优选水平井水平段布置方位，采用Fracpro PT的压裂模拟技术确定水平井水平段距离7₁煤层的范围，即布置在煤层顶板2 m以内；采用抽采模拟技术对研究区试验工程进行预测，结果显示，抽采3 a后工作面的瓦斯含量和压力都大幅度降低，达到了工作面瓦斯抽采全覆盖的要求。提出的抽采模式为国内类似地质条件煤矿地面瓦斯高效抽采提供一种手段。      

基于力能分析的平煤五矿己四采区煤与瓦斯突出危险性预测

根据实测平煤五矿己₁₅煤层瓦斯含量和压力结果,从力能角度分析了地应力、瓦斯和煤强度对煤与瓦斯突出的影响,发现己四采区己₁₅煤层受地应力作用,煤体弹性潜能远大于瓦斯膨胀能,即以构造应力为主的地应力为其突出最主要的影响因素;结合己四采区地质因素和己₁₅煤层瓦斯可解吸量,确定该采区煤与瓦斯突出危险区的下限指标为原煤瓦斯含量达到5.4 m3/t,绝对瓦斯压力为0.79 MPa,该下限指标对应的煤层底板标高为–600 m。因此预测–600 m标高以浅为无突出危险区,–600 m以深为突出危险区。      

宜洛煤田深部勘探区构造控煤特征分析

根据宜洛煤田深部勘探区的地层、煤层及总体构造特征,分析了断层、褶皱等构造因素对主要可采煤层二1煤层赋存和分布的控制作用。研究认为煤层的分布规律受聚煤环境及后期构造活动的改造等综合作用的控制,李沟向斜及沙坡背斜控制煤层埋深,北西西向断层使南部煤层抬升遭受剥蚀,形成大面积无煤区,近南北向断层使煤层的连续性遭到破坏。构造控煤因素的研究为矿井建设开发布局、安全生产提供了地质依据。