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四川盆地是我国含硫天然气资源量最为丰富的含油气盆地。目前,在我国四川盆地的川南、川中以及川东地区都发现了大量的含硫天然气藏,其中,川东地区的含硫天然气资源十分丰富,尤其是作为川东地区主体部分的川东北为高含硫天然气的主要聚集区,有罗家寨、铁山坡、毛坝、普光等一大批高含硫气田。天然气中的硫化合物主要包括硫化氢以及一些有机硫化合物,如羰基硫、硫醇、硫醚以及二硫醚等。这些硫化合物毒性较大,臭味强烈,不仅污染环境、有害健康、腐蚀设备,而且在天然气的加工行业中,硫成分能使生产用的触媒失去活性。含硫天然气往往都要先进行脱硫预处理,测定天然气中的硫化合物,不仅能为选择脱硫工艺路线提供基础,而且还解决了硫化合物的环境污染问题以及我国硫资源不足问题。通过含硫天然气的组成分析可以对气源对比以及研究含硫气藏成因有重要作用,将天然气的组成分析与硫同位素分析等结合起来,为研究含硫气藏的成藏机理及硫化氢的化学成因提供基础,进而为发现更多的含硫气藏提供帮助。本文以川东地区的含硫天然气为研究对象,对川东地区低含硫天然气、高含硫天然气中的硫化合物以及天然气的组成进行了分析方法研究,并对高含硫气藏中硫化氢的形成成因进行了初探。具体内容如下:
1、为了更好的掌握和使用脉冲火焰光度检测器,本文首先对它的结构功能、基本原理、性能指标等进行了全面的描述,并对它的性能参数(气体流量、光电倍增管电压、门延迟、门宽等)进行了系统优化,使检测器的选择性和灵敏度达到了最佳状态。
2、采用气相色谱-脉冲火焰光度检测法(GC-PFPD)技术,建立了一种川东低含硫天然气中的硫化合物的分析方法。在实验中充分考虑了硫组分吸附对定量产生的影响,采用硅烷化的气体进样阀进样,保证了进样的准确性。且样品气经过的管线均经过惰性化处理,解决了硫组分对管路的吸附问题。采用了大口径的用于硫化合物分离的CP-Silicaplot专用色谱柱,并对色谱分离条件进行了优化,保证了分离效果好,检测器灵敏度高等优点。确立了合理的定性和定量方法,对方法做了精密度和准确度试验,相对标准偏差均小于10%,空白回收率在92.33%~105.42%之间,加标回收率在92.16%~106.57%之间,方法准确度和精密度都满足分析要求,且操作简单,分析时间短,稳定可靠。
3、采用硫化氢选择性吸收法和气相色谱-脉冲火焰光度(GC-PFPD)法相结合技术,对川东北高含硫天然气中有机硫化合物的形态分布进行了分析。制备了用于除去高含量硫化氢气体的硫选择性过滤器,优化了样品气预处理工艺条件,解决了有机硫组分对管路的吸附问题。在最佳的实验条件下,采用标准物质保留时间定性和外标法定量有机硫化合物,对PG-7#样品重复测定5次,各组分的相对标准偏差都在10%以内,方法的标准物质空白回收率和加标回收率较好,都达到了在分析方法研究中方法对回收率的测定值在85%~110%之间的要求,样品分析的相对双差均小于10%。方法的稳定性较好,精密度和准确度结果能满足实际分析要求。
4、采用Varian CP-3800五阀七柱三检测器通道(FID A+TCD B+TCD C)气相色谱仪对川东含硫天然气的组成分析进行了研究,建立了一种快速准确的定量分析方法。该方法借助阀切换系统,通过设置合理的阀切换分析程序并根据保留时间定性和外标法定量一次进样快速准确的测定了天然气中的烃类气体、永久气体以及氢气等组分,分析时间短,快速简便。同时,按国标GB/T13610-2003中规定的要求对该方法做了精密度试验和准确度试验,重复性和再现性满足国标要求,准确性较好,误差小。
5、根据本文测定的天然气组成分析数据及引用前人的相关数据,结合目前的硫化氢成因机理,对川东北高含硫气藏进行了成因初探,并认为川东北高含硫气藏中的硫化氢可能是由硫酸盐热化学还原作用(TSR)形成。