油气田开发中硫化氢产生机理和防治措施.doc

油气田开发中硫化氢产生机理和防治措施.doc油气田开发中硫化氢产生机理及防治措施
油气田开采过程中常伴生硫化氢剧毒气体，其对人和设备都具有高 危害性。硫化氢的有效防治对于油气田的安全开采至关重要。为确保 人身安全、杜绝硫化氢中毒事件的发生，降低硫化氢对生产设备的危 害，减少硫化氢对环境的污染，必须加强对硫化氢产生机理的研究, 掌握硫化氢气体的防范与治理措施。
硫化氢（化学式H2S）是一种无色、有毒、密度大于空气、有臭 鸡蛋气味、可燃的酸性气体。其毒性较一氧化碳大5〜6倍，是大气 污染物之一，吸入较高浓度（一般1000mg/m3以上）时，中毒者会快 速死亡。H2S溶于水形成弱酸，对金属腐蚀形成氢脆破坏，会造成井 下管柱的突然断落，地面管汇和仪表的爆破，井口装置的破坏等，严 重时甚至引发井喷失控或着火事故。随着石油和天然气工业的发展 及油气输送、加工、利用以及探井和生产井工作量加大，潜藏的硫化 氢极大地增加了油气生产的生态危险。
一、油气田开发过程中硫化氢的产生机理主要为以下几个方面：
1、硫酸盐还原菌（SRB）还原作用
在油气藏地层深处通常含有大量的硫酸盐还原菌，一方面地层的 温度为其提供了滋生的条件，另一方面地层中含有大量的铉根离子及 ***根离子，为硫细菌的生长提供了营养物质，通过对含有硫化氢的 油水混合物进行破乳后取水样注射到细菌瓶中培养，发现含有铁钉的 细菌瓶培养液颜色变黑，将细菌瓶打开后有恶臭气体溢出，从而得知
硫酸盐还原菌的代谢产物含有大量的硫化氢，产生的硫化氢溶于水腐 蚀了瓶中的铁钉。SRB在生长和繁殖中，可将SO4」还原成H2S, SRB 可加速碳钢的厌氧腐蚀。在SRB诱导碳钢厌氧腐蚀机理中，H2S对 腐蚀反应即有阴极去极化作用，又具有阳极去极化作用。
在有氧的溶液中，碳钢的腐蚀反应为：
Fe- 2e—- Fe2+（阳极反应）
02+ 2H2O+ 4e-4OH'（阴极反应）
缺氧情况下，阴极反应为2H+ + 2e-H2。据电化学腐蚀原理和实验 事实,SRB诱导碳钢腐蚀机理是：
Fe- 2e-Fe2+ （阳极反应）
2H+ + 2e-H2 （阴极反应）
SO42 +8H+-S2 +H2O （SRB 阴极去极化）
S 2- + 2H+ -H2S （阴极去极化）
Fe2+ + S2- -FeS （阳极去极化）
Fe2+ + H2S-*FeS+ 2H+
此外，在油气田开的开发过程中经常通过注水井向油层注水以保 持油层压力，部分未经过杀菌处理的污水常含有硫酸盐还原菌，地层 中硫酸盐及油田水中的硫酸根在厌氧条件下，通过硫酸盐还原细菌的 活动，同样会产生硫化氢气体。
2、生物体的代谢产物和降解产物中，有脂肪族含硫化合物（如硫醇）、
芳香族含硫化合物（磺酸）、含硫的氨基酸，还有H2S和硫。当生物死 亡后，生物体内的硫和含硫有机化合物与沉积物一起被埋入地下，经 过水解、氧化、细菌降解等各种复杂的化学和生化作用，伴有H2S 的生成。若这些过程发生在地表或浅层沉积物中，HzS难以保存，而 能够保存下来的含硫有机化合物、硫酸盐和硫，则为以后H2S的再次 形成提供了物质条件。
3、硫酸盐热化学还原作用。
在高温作用下，有机质和炷类与硫酸盐发生作用，将硫酸岩矿物 （硫酸钙、硫酸镁）还原生成硫化氢和二氧化碳。这种高温作用受埋 深、地温的影响，也可能受岩浆活动