油井温度对硫化氢含量的影响

王 海

(广东寰球广业工程有限公司工艺管道室，广东 广州 510655)

油井温度对硫化氢含量的影响

王 海

(广东寰球广业工程有限公司工艺管道室，广东 广州 510655)

本文对某油田相关采油单位部分油井含硫化氢状况进行了调研，并通硫化氢过理论研究，进一步认清了硫化氢的生成机理。实验研究表明：温度从100℃升到220 ℃时，硫化氢的含量将从1124ppm上升2955ppm左右。出现以上情况的机理是在高温下更多的硫化氢从原油逸出。在180 ℃以后，是放量变化较小。在高温下水变成气相在下层混合更多的硫化氢进入气相。油气中的部分硫化氢溶解在地层水中，而随着温度的升高，水中的硫化氢容易释放出来，导致硫化氢含量升高。随着井深温度上升酸化混合物是与硫化氢相同的酸性物质，加速了原油中硫化氢释放的作用，促使化氢气体在原油中的溶解度相对变小，从而使硫化氢进入气相。

油井温度；硫化氢含量；表面活性剂

油气田开发过程中，进行钻井采气采油作业过程中，由于H2S流体由于压力及温度的变化，变为气相气体后，井下的气体体积会骤然膨胀，此过程时间极短，这样的物理化学变化会导致井喷或井涌等事故的发生，在H2S研究方面，国外的学者研究的较早，他们对硫酸盐热化学氧化还原作用(TSR)等方面地进行了试验研究和试验分析。我国含硫天然气丰富，随着油气田开发的深入，越来越多的含硫油气田被开采，一些学者已经开展了许多科研工作。尽管对硫化氢的研究已取得了不少成果，关于硫化氢的系统研究工作国内外都开展得比较少，尤其是有效的预测方法硫化氢气藏的分布规律和硫化氢运移、生成、聚集的控制因素等，目前仍然不是很清楚，为确保安全生产、以防硫化氢中毒事件的发生，减少硫化氢对生产设备的危害，须加强对硫化氢产生机理的研究。

1 硫化氢生成机理研究

1.1 硫化氢无机生成机理研究

a. FeS2(黄铁矿)，Cu2S(黄铜矿)，PbS(方铅矿)，ZnS(闪锌石)，硫化氢

1.2 硫化氢有机生成机理研究

1.2.1 不稳定含硫有机化合物的热化学分解

井深和地温的增加成正比，在生成 H2S 的化学反应中，起主导作用的是温度。硫醇是跟醇类相似的化合物是硫化氢分子中的一个氢原子被烃基取代的衍生物，其通式为RSH，其中R可以是烷基，环烷基或芳基。含硫有机化合物在热力作用下，含硫的杂环断裂形成硫化氢。在这一形成过程中，含硫有机质先转化为含硫烃类和含硫干酪根，当温度增加到一定程度(大约100℃)，干酪根中的原子逐渐断裂,生成一定量气体，其中包括硫化氢，但浓度较低。当温度继续升高达到深层热解作用阶段(150℃)时，开始发生含硫有机化合物分解，产生大量硫化氢，故这种成因的硫化氢往往存在于干气之中。

2Cu(SR)2→ 2CuSR+RSSR

2CuCl2+ 4RSH → RSSR + 2RSCu + 4HCl

RSSR + H2O → H2S + RORS

1.2.2 通过硫醚生成

H2S生成量先随温度升高而减少，然后开始增加,并随硫醚相对分子质量的增大而减少，其变化趋势恰好与硫醇相反。这是硫醚热解、水解、加氢脱硫三种反应相互竞争的结果，随温度变化趋势可看出，温度升高有利于硫醇、硫醚的热解。

硫醚+ H2O→ H2S+烃碎片

C2H5SC2H5→ H2S + CH3CH3

C2H5SH → H2S + C2H4

C9H19SH → H2S + C9H18

CH3SCH(CH3)2→ H2S + CH2

2 对某油田硫化氢含量的普查

通过对某油田四个采油厂的生产井进行了硫化氢含量的调研，含H2S的生产井有2533口，硫化氢含量超标有1097口。其中单井H2S含量最高达到13000 mg/m3以上。见表1。

表1 硫化氢含量的调研表

3 油井产生硫化氢及影响因素研究

3.1 井深温度对原油中硫化氢含量变化影响研究

不同井深温度下原油中硫化氢的含量见表2。

表2 原油中硫化氢含量随温度变化表

小结：温度从100℃升到220 ℃时，硫化氢的含量将从1124 ppm上升2955 ppm左右。出现以上情况的机理是在高温下更多的硫化氢从原油逸出。在180℃以后，是放量变化较小。

3.2 井深温度对原油、地层水混合体系中硫化氢含量影响研究

不同井深温度下原油和地层水中硫化氢的含量，见表3。

表3 原油和地层水中硫化氢的含量随温度变化表

温度从100℃升到200℃时，油水混合物中的硫化氢的含量将从1278 ppm左右上升2710 ppm左右。

小结：混合在天然气中的H2S可能不是TSR过程中生成的H2S的最高含量, 因H2S易溶于水，同时被硫酸盐氧化而生成 单硫析出硫化氢要比纯油体系中释放的完整，因为在高温下水变成气相在下层混合更多的硫化氢进入气相。油气中的部分硫化氢溶解在地层水中，而随着温度的升高，水中的硫化氢容易释放出来，导致硫化氢含量升高。

3.3 井深温度对原油、岩芯、地层水混合体系中硫化氢含量影响研究

不同井深温度下原油、岩芯、地层水混合体系中硫化氢含量见表4。

表4 原油、地层水、岩芯混合体系中硫化氢含量随温度变化表

小结：温度从100℃升到200 ℃时，含岩芯反应体系中，硫化氢含量增加从1115 ppm上升2784 ppm左右，原因在于原油和水中的硫化氢溶解能力下降，由液相加速转化为气相。

3.4 温度、酸化对原油体系中硫化氢含量影响研究

在石油和天然气开发过程中，酸化是一项十分有效油气井增产、注水井增注的的增产措施。利用油水井酸化可除去近井地带的堵塞物，恢复地层的渗透率；还可溶解地层的岩石，扩大孔隙结构，提高地层的渗透率。同时在酸化过程中，有些酸会与岩石及堵塞物反应，生成硫化氢。

不同井深温度下酸化对原油体系中硫化氢含量见表5。

表5 不同井深温度下酸化对原油体系中硫化氢 含量随温度变化表

井深温度从100℃升到200 ℃时，原油、酸化混合物中的硫化氢的含量将从1862 ppm上升3012 ppm左右。酸化混合物是与硫化氢相同的酸性物质，加速了原油中硫化氢释放的作用，促使化氢气体在原油中的溶解度相对变小，从而使硫化氢进入气相。

4 结论

(1)温度从100℃升到220 ℃时，硫化氢的含量将从1124 ppm上升2955 ppm左右。出现以上情况的机理是在高温下更多的硫化氢从原油逸出。在180 ℃以后，是放量变化较小。

(2)在高温下水变成气相在下层混合更多的硫化氢进入气相。油气中的部分硫化氢溶解在地层水中，而随着温度的升高，水中的硫化氢容易释放出来，导致硫化氢含量升高。

(3)随着井深温度上升酸化混合物是与硫化氢相同的酸性物质，加速了原油中硫化氢释放的作用，促使化氢气体在原油中的溶解度相对变小，从而使硫化氢进入气相。

[1] Wang Bing,Li Changjun,Liao Kexi,et al. Corrosion and corrosion protection of equipments and pipelines for sour gas field[J].Environmental Protection of Oil & Gas Fields,2007,17(4):40-43.

[2] Paolinelli L D,Perez T,Simison S N.The effect of pre-corrosion and steel microstructure on inhibitor performance in CO2corrosion[J].Corrosion Science,2008,50(9):2456-2464.

[3] 李建平,赵国仙,王 玉.塔里木油田用油套管钢的静态腐蚀研究[J].中国腐蚀与防护学报,2004,24(4):230-233．

[4] Abdel-Gaber A M,Masoud M S,Khalil E A,et al. Electrochemical study on the effect of Schiff base and its cobalt complex on the acid corrosion of steel[J].Corrosion Science,2009,51(2): 3021-3024.

[5] Ju Hong,Kai Zhenpeng,Li Yan. Aminic nitrogen-bearing polydentate Schiff base compounds as corrosion inhibitors for iron in acidic media: a quantumchemical calculation[J].Corrosion Science,2008,50(1):865-871.

(本文文献格式：王 海.油井温度对硫化氢含量的影响[J].山东化工,2017,46(13):99-100.)

2017-05-02

王 海(1981—)，男，辽宁盘锦人，工程师，从事石油化工设计。

TE355

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