硫在自然界分布广泛,硫循环与生命活动密切相关,因此在生命遗体演化形成的各种化石能源中往往有大量硫的存在。硫的化学性质活泼,它的存在会腐蚀开采设备,增加化石能源开采成本;天然气气田中的硫化氢气体剧毒,会危害人类的生命安全;原油中含硫化合物降低原油品质,提高了石油炼化的难度。含硫或高硫是我国化石能源的一个重要特点:中、高硫煤可占所有煤炭资源的1/4以上;高硫原油占目前生产的原油30%以上,随着原油的进一步开采,高硫的趋势还将进一步扩大。这些化石能源中硫的存在形式、演化规律与有机质的热演化密切相关,因此,研究不同形态的硫与有机质的相互作用、硫在有机质热演化过程中进入有机质的途径及含硫化合物的迁移与演化,是解决化石能源高硫问题首先要回答的基础问题。本文利用金管限定体系反应装置,选取多种形态的硫和有机物进行热模拟实验,对生成的有机、无机气体进行产率和碳同位素分析,并对生成的液态烃和固体产物展开了定性分析,研究了不同含硫干酪根、原油的生烃特征,C7轻烃的TSR反应特征,硫酸亚铁的TSR反应以及后续黄铁矿的形成与演化,最后探索了烯烃硫化作用过程和可能的反应机理。本论文主要取得了以下成果和认识:1.本研究所选的油柑窝组低硫干酪根(含硫2.78%)与板9井高硫干酪根(含硫14.28%)具有较为相似的气态烃演化规律与动力学特征;本研究选用的丫角12-13高硫原油中硫的存在形式主要包括烷基四氢噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩三类,而长斜9-1低硫原油中硫的存在形式主要包括苯并噻吩和二苯并噻吩两类。两种原油中硫的含量与存在形式差异,共同导致了丫角12-13高硫原油热解产生了大量硫化氢气体而长斜9-1原油几乎不产生硫化氢气体。2.正庚烷和甲苯的轻烃TSR反应研究:高成熟条件下油气藏发生轻质化和芳香化明显,因此,以正庚烷和甲苯的C7轻烃开展了TSR模拟实验研究,结果表明轻烃中的饱和烃和芳香烃均可发生强烈的TSR反应,造成气态烃碳同位素变重。反应过程中甲烷未参加TSR反应,其产率的减少来自于更高碳数的甲烷前体物的影响。TSR反应过程中产生了一些有机硫化物,它们的存在可能促进了TSR反应的早期启动。3.硫酸亚铁与正构十八烷可发生强烈的TSR反应,导致甲烷产率上升和碳同位素变重,二氧化碳产率明显增加,其碳同位素明显变轻。亚铁离子的存在与硫化氢在350℃下反应形成黄铁矿,因而没有检出硫化氢;略高温450℃条件下,黄铁矿完全分解形成了磁黄铁矿与单质硫。反应过程中形成的单质硫,则大大促进了TSR反应的发生。4.硫磺、黄铁矿和硫氢化钠均可与正辛烯发生硫化反应形成有机硫化合物;硫磺系列中产物存在多硫化合物,可能是形成硫醇的关键中间产物;整个反应中2-辛硫醇的含量远高于1-辛硫醇,其反应机理既不是硫自由基的作用,也不是简单的硫化氢亲电反应,而是反应过程中产生的多硫化合物与双键的协同作用造成的。