某海上油田硫化氫根源分析研究

呼文財，王 晶，陸 原

(中海油(天津)油田化工有限公司，天津 300452)

目標油田于1973年投產，2014年在H2S現場普查期間，發現部分油井H2S濃度高達4000 mg/L，綜合產液中H2S濃度在1200 mg/L左右。由于該油田沒有歷史H2S數據，因此不能判斷H2S的發展趨勢及來源。為查明該油田H2S的來源，提出針對性的防治措施，因此開展了H2S的相關研究工作。

現在關于H2S的形成機制和成因特性的研究，主要從硫酸鹽還原菌SRB作用、硫酸鹽熱化學還原的溫度條件及反應動力學、硫同位素分布特征和成巖體系等入手進行相關研究和試驗分析[1-7]。本文借鑒了前人的研究方法，對SES某油田H2S及SRB分布、油藏物性、H2S中硫同位素、注采關系等進行了研究分析，探明了該油田H2S的來源。

1 實 驗

1.1 材料與儀器

市售蒸餾水;市售分析純硝酸銀，含量98%。

SRB-7型硫酸鹽還原菌快速測試瓶，北京中西遠大科技有限公司；HPP260恒溫箱(控溫精度±0.2 ℃)，德國memmert公司；H2S檢測管(檢測精度±5 mg/L)，鶴壁市藝荷煤礦安全儀器設備有限公司；H2S檢測手泵(50～100 mL)，鶴壁市藝荷煤礦安全儀器設備有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 H2S含量檢測

參照MT 51-1994《H2S檢測管》方法，取油井套管氣及流程伴生氣，對H2S濃度進行檢測。

1.2.2 SRB含量檢測

參照SY/T5329-2012《碎屑巖油藏注水水質推薦指標及分析方法》對油井產液及注水中SRB含量進行檢測。

1.2.3 硫含量及硫同位素檢測

按照MT/T 205-95《水中硫酸根離子測定方法》對現場所注海水中硫酸根含量進行檢測。按照GB/T 3286.7-2014《石灰石及白云石化學分析方法 第7部分:硫含量的測定 管式爐燃燒-碘酸鉀滴定法、高頻燃燒紅外吸收法和硫酸鋇重量法》對現場儲層巖心中硫含量進行檢測。按照GB T 17606-1998 《原油中硫含量的測定 能量色散X射線熒光光譜法》對原油中硫含量進行檢測。用10%硝酸銀溶液吸收油井伴生氣中H2S，得到硫化銀沉淀，對該沉淀進行收集，然后按照DZ/T 0184.14-1997《硫化物中硫同位素的測定》對硫化銀沉淀進行同位素δ34S的檢測。

2 結果與討論

2.1 儲層溫度分布

該油田共有三個開采層位，分別為TAF、UBR、LBR。從圖1曲線可以得出：TAF儲層溫度在80.9～85.7 ℃之間，UBR儲層溫度在81.5～86.3 ℃之間，LBR儲層溫度在89.1～92.6 ℃之間。

圖1 油井儲層溫度分布圖

2.2 H2S及SRB分布

從圖2可以得出：除開采TAF儲層的油井H2S及SRB含量較低外，開采UBR、LBR儲層的油井H2S及SRB含量均較高。油井H2S濃度和SRB含量基本成正相關。

圖2 不同開采層位油井H2S和SRB分布圖

2.3 硫含量及硫同位素分析

該油田TAF、LBR及UBR儲層主要由泥巖、泥灰巖、泥質顆粒灰巖、顆粒泥質灰巖四種礦物組成。從表1中硫含量檢測數據可以得出，以上四種巖性中硫酸鹽含量均較低。該油田注水為海水，其中MgSO4、CaSO4、K2SO4含量分別為1.725‰、1.379‰、0.785‰，三種鹽類總含量為3.889‰。

表1 巖心硫含量分析

表2 油井氣相H2S中δ34S同位素分析

對從油井氣相中得到的硫化銀沉淀進行δ34S檢測，表2中檢測結果顯示，油井氣相H2S中δ34S值在-2.33‰～-2.07‰之間。

2.4 注采關系

1978年該油田開始注水，A、D、E、H平臺各有一口注水井，注水水源為所在區域的海水，注水開采的層位為LBR和UBR層，TAF層未注水。

2.5 H2S來源分析

由于TAF、LBR及UBR儲層溫度在80.9～92.6 ℃之間，儲層巖石中硫含量在0.066%～0.46%之間，原油硫含量為0.15%，不符合H2S熱化學成因中對溫度大于150 ℃、原油硫含量較高或儲層富含硫酸鹽的要求[1,7-10]。因此該油田H2S來源不可能為熱化學成因。

油井天然氣中δ34S含量在-2.33‰～-2.07‰之間，符合H2S生物成因的一般特征[2,7-11]。從油井H2S含量和SRB的關系也可以說明，該油田H2S來源主要為生物成因。從注采關系看，H2S含量較高的油井主要集中在開采層位及注水層位為LBR和UBR的生產油井。由于所注的海水中富含硫酸鹽和少量的SRB，當注水被注入地層后，在地層環境下SRB大量滋生，生成H2S，最終由受益油井產出。開采層位為TAF層的油井，由于沒有注水，所以產液中H2S和SRB含量均較低。

3 結 論

該海上油田H2S來源主要是由于所注海水中含有大量的硫酸鹽及少量SRB，當注水進入地層后，SRB與注水中硫酸鹽相互作用，導致其大量滋生并產生H2S，最終隨著注水受益油井產出。