霸县凹陷牛东古潜山含硫油气成因研究

【摘要】牛东1井是部署在冀中坳陷霸县凹陷牛东潜山构造带上的一口风险探井。其井底温度高达201℃，在储层经过酸化压裂改造之后，日产天然气达到56万方，并且在油气开发过程中发现了微量的硫化氢（H2S）气体。为了认识牛东1井区天然气成因、原油高温裂解生烃潜力以及H2S的成因，我们做了一系列的源岩和原油的热模拟实验。在本研究中，利用黄金管热模拟实验系统对霸县凹陷京53井沙4段源岩、牛东1井区原油、压裂液和钻井液进行了以2℃/小时和20℃/小时两种升温速率的裂解模拟实验，以探求牛东井区H2S的真正来源。源岩样品来自沙河街组下四段京53井，原油、压裂液和钻井液样品来自牛东1井。将不同组合条件下模拟生成的H2S中硫的同位素与牛东凝析气田H2S中硫的同位素进行比对。在此基础上，通过剖析各种生成H2S地质条件，综合分析H2S的成因。实验结论表明，原油并不是直接裂解成气体，而可能是裂解成比较短链的分子（轻烃，凝析油），然后再由短链分子进一步裂解成轻烃。也表明牛东1的原油并不是源岩在凝析油气阶段生成，而应该是源岩在早期生成原油经过裂解而形成的残余油。牛东原油裂解的生气潜力非常大，每克原油裂解生气最大量将近800毫升。但由于其组成中主要为饱和烃（>95%），其裂解需要的活化能更高、裂解更困难。地质条件下，其大量裂解要在230℃以上。牛东天然气中的H2S是残存在源岩中的残留油在裂解过程中与储层中的石膏发生源岩的TSR作用形成。酸化压裂过程中进入储层中的盐酸与储层中发育的沉积黄铁矿发生反应生成H2S是导致开发过程中H2S含量随时间缓慢升高的原因。
【作者】丁晗；
【导师】黄海平；米敬奎；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），油气田开发工程，2014，硕士
【关键词】霸县凹陷；热裂解；硫化氢；黄金管热模拟；硫同位素；

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