硫化氢是油气藏天然气中的有害气体,其主要成因目前认为是硫酸盐热化学还原（TSR）反应。而稠油热采条件为伴生气及原油与岩石矿物中硫酸盐的反应提供了所需的热量及环境,探究稠油热采TSR过程硫化氢生成机制,对硫化氢预测、治理工作及热采油井生产安全有重要意义。本文首先利用XRD、XPS光电子能谱等仪器对注蒸汽热采条件下稠油热化学反应涉及到的储层、油样等物质的基本性质进行了检测分析,确定了参与TSR反应的硫酸盐主要有钠、钙、镁、铝、铁等5种金属元素所对应的硫酸盐,得到了可能参与TSR反应的含硫有机物类型为烷基硫和噻吩硫。通过稠油TSR反应的热模拟实验,研究了硫酸盐类型、时间、温度等反应条件对TSR生成H₂S的影响。对气相、固相及液相产物检测分析表明,TSR主要生成了硫化氢、金属氧化物/金属硫化物、甲烷以及二氧化碳等;不同硫酸盐参与TSR生成H₂S浓度大小为:硫酸铝>硫酸铁>硫酸镁>硫酸钙>硫酸钠,但硫酸铁TSR反应程度最大;TSR反应程度与反应温度和反应时间呈正相关性。通过模型化合物的TSR实验,检测各相反应产物来研究稠油中不同物质在TSR反应中的作用机制。结果表明,与稠油同条件下的TSR相比,硫醇、噻吩和烷烃都更容易进行硫酸盐热化学还原反应生成H₂S,且硫醇类>噻吩类>烷烃类;通过硫化物的检测证明了无机硫向有机硫的转化,同时表明了稠油中硫化物含量越高特别是不稳定硫化物含量越高,TSR进行程度就越大,硫化氢生成量就越高;最后探讨了正十六烷和四氢噻吩参与TSR的过程,反应中生成更易分解的有机硫中间体,进而生成更多的H₂S。最后,通过稠油和模型化合物与硫酸镁热化学还原反应动力学实验,得到各反应体系生成H₂S的动力学参数:辽河稠油、正十六烷和四氢噻吩分别与硫酸镁反应生成H₂S的表观活化能为78.23 kJ/mol,47.49 kJ/mol,25.50 kJ/mol。