بررسی منشأ سولفید هیدروژن در یکی از میادین گازی جنوب ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز، شیراز

2 استادیار گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز، شیراز

3 استادیار گروه مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه شیراز، شیراز

4 رئیس اداره عملیات مهندسی مخازن، شرکت بهره‌برداری نفت و گاز زاگرس جنوبی

چکیده

   
تولید سولفید هیدروژن در مخازن گازی و نفتی متعددی در نقاط مختلف دنیا گزارش ‌شده است. سولفید هیدروژن یکی از چالش­های مهم بهره­برداری و فرآیندی پالایش نفت و گاز است. ازاین‌رو تعیین منشأ و مکانیزم تولید سولفید هیدروژن در مخازن گازی و نفتی از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به افزایش نسبی غلظت سولفید هیدروژن در میدان گازی مورد‌ مطالعه و مشکلات احتمالی متعاقب آن در تأسیسات فرآیندی پایین‌دستی و نیز پالایشگاه گازی، بررسی منشأ تولید سولفید هیدروژن مورد بررسی قرارگرفته است. توانایی پیش‌بینی وجود سولفید هیدروژن در میادین حفاری نشده، ایده بسیار مناسبی در کاهش ریسک اکتشاف و تولید خواهد بود. در این تحقیق، بررسی دقیق زمین‌شناسی و مطالعات جامع آزمایشگاهی (پتروگرافی و ایزوتوپی گاز، میعانات گازی، آب) در بخش‌های مختلف میدان جهت تعیین منشأ سولفید هیدروژن صورت گرفت. با توجه به مطالعات پتروگرافی، تبدیل انیدریت به کلسیت در اعماق بالای سازند دالان بالایی دیده شد. شواهد ژئوشیمیایی از جمله افزایش درصد نیتروژن، سبک‌تر شدن ترکیب ایزوتوپی گاز  CO2و سنگین‌تر شدن ترکیب ایزوتوپی ترکیبات هیدروکربوری و هم­چنین شواهد ایزوتوپی سولفور در سنگ و گاز نشان از فرآیند احیا ترموشیمیایی سولفات است. مقادیر منفی ایزوتوپ سولفور گاز و هم­چنین با توجه به تاریخچه تدفین و وجود میعانات تیره‌رنگ در میدان مورد‌ مطالعه نقش احیا باکتریایی سولفات و کراکینگ حرارتی مواد الی را در قدیمه با تأثیر کمتر نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Origin of hydrogen sulfide in one of the Iranian southern gas field

نویسندگان [English]

  • A. Karimian Torghabeh 1
  • M. R. Ghorbani 2
  • A. Kalantari Asl 3
  • M. G. Akbarifard 4
چکیده [English]

Production of hydrogen sulfide in various oil and gas reservoirs has been reported around the world. Hydrogen sulfide is one of the major challenges in the operation and refining process of oil and gas. Therefore, determining the origin and mechanism of hydrogen sulfide production in gas and oil reservoirs is great importance. Due to the relative increase in hydrogen sulfide concentration in the gas field studied and its possible problems in downstream process facilities and the gas refinery, the source of hydrogen sulfide production has been investigated. The ability to predict the presence of hydrogen sulfide in non-drilled material would be a good idea to reduce the risk of exploration and production. In this research, detailed geological and comprehensive laboratory studies (petrography and isotopic gas, gas condensate, water) were performed in different parts of the field to determine the source of hydrogen sulfide. According to petrographic studies, the conversion of anhydrite to calcite was observed at the upper depths of the Upper Dalan Formation. Geochemical evidence, such as increased nitrogen content, lighter CO2 isotope composition and heavier isotopic composition of hydrocarbon compounds, as well as isotopic evidence of sulfur in rock and gas, suggest a thermochemical sulfate reduction process. Negative values of the sulfur gas isotope as well as the burial history and presence of dark condensates in the studied field indicate the role of bacterial sulfate reduction and thermal cracking in organic matter with less impact for H2S production.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrogen sulfide
  • Bacterial Sulfate Reduction
  • Thermochemical Sulfate Reduction
  • Sulfur isotope
Aali, J., Rahmani, O (2012) H2S Origin in South Pars gas field from Persian Gulf, Iran, Journal of Petroleum Science and Engineering.
Al-Eidan, A. J., Wethington, W. B., and Davies, R. B (2001) Upper Burgan reservoir distribution, northern Kuwait.
Andrew, C., Aplin & Max, I., Colman, M. L (1995) Sour Gas and Water Chemistry Of Bridport Sand Reservoir Wytch Form. UK, Geological Sosiety Special Publication.
Bernard, B. B., Brooks, J. M., Sackett, W. M (1978) “Light Hydrocarbons in recent Texas continental shelf and slope sediments”, Jour, of Geoph, Res.
Bildstein, O., Worden R. H., Brosse, b, E (2001) Assessment of Anhydrite Dissolution as the Rate-Limiting Step During Thermochemical Sulfate Reduction, Elsevier, Chemical Geology, 176: 173–189.
Bilkiewicz, E. and Kowalski, T (2020) Origin of hydrocarbon and non-hydrocarbon (H2S, CO2 and N2) components of natural gas accumulated in the Zechstein Main Dolomite (Ca2) strata in SW part of the Polish Permian Basin: Stable isotope and hydrous pyrolysis studies. Journal of Petroleum Science and Engineering, p.107296.
Galimove, E. M., and Rabbani, A. R (2001) Geochemical characteristics and origin of natural gas in southern Iran. Geochemistry International. Impact on reservoir development: GeoArabia.
Jinxing, D., Yunyan, N., Shengfei, Q., Shipeng, H., Weilong, P., Wenxue, H (2018) Geochemical characteristics of ultra-deep natural gas in the Sichuan Basin, SW China, Petroleum Exploration And Development, 45(4): 619-628.
Krouse, H. R., Vian, C. A., Eliuk, L. S., Ueda, A. & Halas, S (1988) Chemical and Isotopic Evidence for Thermochemical Sulfate Reduction. by Light Hydrocarbon Gases in Deep Reservoirs.
Lorant, F., Prinzhofer, A., Behar, F., Huc, A. Y (1998) Carbon isotopic and molecular constraints on the formation and the expulsion of thermogenic hydrocarbon gases. Chem. Geol, 147: 249–264.
Marsland, S. D., Dawe, R. A., Kelsall, G. H (1989) Inorganic Chemical Souring of Oil Reservoirs, Society of Petroleum Engineers.
Morad, D., Nader, F. H., Morad, S., Rossi, C., Gasparrini, M., Alsuwaidi, M., Al Darmaki, F. and Hellevang, H (2019) Limited thermochemical sulfate reduction in hot, anhydritic, sour gas carbonate reservoirs: The Upper Jurassic Arab Formation, United Arab Emirates. Marine and Petroleum Geology, 106: 30-41.
Rabbani, A. R (2004) Geochemical and petrographical study of dolomite facies in the Dalan and Kangan gas reservoirs in the south of Iran. Research on Science and Engineering Petroleum Bulletin.
Saberi, M. H., Rabbani, A. R (2015) Origin of natural gases in the Permo-Triassic reservoirs of the Coastal Fars and Iranian sector of the Persian Gulf, Journal of Natural Gas Science and Engineering.
Worden, R. H., Smally, P. C., and Oxtoby, N. H (1995) Gas Souring by Thermochemical Sulfate Reduction at 140°C, Am. Ass. Pet. Geol.
Worden, R. H., Smalley, P. C., Barclay, S. A (2003) H2S and Digenetic Pyrite in North Sea Sandstones: Due to TSR or Organic Sulphur Compound Cracking, Elsevier, Journal of Geochemical Exploration.