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含硫天然气的形成与分布——以四川盆地为例

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江西南昌
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作者刘文汇，腾格尔 等

出版社科学出版社

ISBN9787030430281

出版时间2015-02

装帧精装

开本16开

定价98元

货号23660340

上书时间2024-11-01

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品相描述：全新
商品描述
前言
 

导语摘要
《含硫天然气的形成与分布:以四川盆地为例》是针对含硫天然气形成演化和聚集成藏的一《含硫天然气的形成与分布:以四川盆地为例》，系统介绍含硫天然气的基本概念、研究方法和高硫天然气成藏特征.以油气地质学、地球化学和实验地质学为手段，解剖四川盆地含硫天然气的烃源岩、碳酸盐岩储层和膏盐岩盖层之间关系，探讨天然气中高硫化氢形成机理，揭示含硫气藏形成和保存控制因素及地质条件，建立了含硫化氢天然气成藏与保存模式，总结了高硫天然气的空间分布规律，为含硫天然气勘探开发提供科学依据.《含硫天然气的形成与分布:以四川盆地为例》共六章.

作者简介
 

目录
目  录

序言

前言

章 含硫天然气的基本概念和性质 1

  1.1 硫的地球化学与硫化氢的基本性质 1

  1.2 含硫天然气的基本类型及硫化氢成因 14

  1.3 含硫天然气藏分布与成藏地质条件 20

  参考文献 22

第二章 含硫物质组分及硫同位素分析方法 26

  2.1 天然气中硫化氢含量及其硫同位素分析方法 26

  2.2 有机质及流体中含硫化合物及测定方法 44

  2.3 固体化合物中硫的同位素分析方法 46

  2.4 单质硫的硫同位素分析方法 50

  参考文献 50

第三章 硫化氢形成的实验地质研究 52

  3.1 硫化氢形成模拟实验研究现状 52

  3.2 模拟样品选择及实验方法研究 60

  3.3 模拟实验结果及地质分析 65

  3.4 硫化氢形成机理分析 82

  参考文献 99

第四章 沉积盆地中含硫物质形成及分布 103

  4.1 含硫物质的赋存状态及硫酸盐岩层分布 103

  4.2 烃源及其含硫物质 106

  4.3 储层中的含硫物质分布及地化特征 131

  4.4 地层水中含硫物质分析 142

  参考文献 152

第五章 含硫天然气地球化学及成因判识 156

  5.1 含硫天然气地球化学基本特征 156

  5.2 含硫天然气同位素地球化学 164

  5.3 含硫天然气成因判识 174

  5.4 含硫天然气示踪体系 181

  参考文献 184

第六章 高含硫天然气藏(田)形成与分布 186

  6.1 硫化氢形成及聚集的地质条件 186

  6.2 高含硫气藏(田)中硫化氢形成机理 189

  6.3 高含硫天然气田(藏)的成藏机理及预测 197

  6.4 高含硫天然气藏(田)分布特征 219

  参考文献 227

结语 230

内容摘要
《含硫天然气的形成与分布:以四川盆地为例》是针对含硫天然气形成演化和聚集成藏的一《含硫天然气的形成与分布:以四川盆地为例》，系统介绍含硫天然气的基本概念、研究方法和高硫天然气成藏特征.以油气地质学、地球化学和实验地质学为手段，解剖四川盆地含硫天然气的烃源岩、碳酸盐岩储层和膏盐岩盖层之间关系，探讨天然气中高硫化氢形成机理，揭示含硫气藏形成和保存控制因素及地质条件，建立了含硫化氢天然气成藏与保存模式，总结了高硫天然气的空间分布规律，为含硫天然气勘探开发提供科学依据.《含硫天然气的形成与分布:以四川盆地为例》共六章.

主编推荐
 

精彩内容
章 含硫天然气的基本概念和性质
1.1 硫的地球化学与硫化氢的基本性质
1.1.1 硫的基本性质与硫化氢
为了更好地理解自然界硫化氢气体的形成和在流体矿藏中的聚集，我们简要归纳一下硫的化学性质，以便在后文中探讨天然气中硫化氢的来源和演化中予以应用.
1.1.1.1 硫的基本性质
硫元素(S)原子序数16，相对原子质量为32.07，为淡黄色晶体，属非金属元素类型.在自然界，硫元素以单质硫和化合态硫两种形态赋存.单质硫有几种同素异形体，常见的是晶状的单斜硫和斜方硫.菱形硫(斜方硫)又叫αG硫(S8)，密度2.07g/cm3，熔点112.8℃，沸点444.674℃;单斜硫又叫βG硫(S8)，密度1.96g/cm3，熔点119.0℃，沸点444.6℃.纯粹的单质硫密度1.96g/cm3，熔点120.0℃，沸点444.6℃.硫元素导热性和导电性都差，性松脆，不溶于水，但易溶于有机溶剂二硫化碳(CS2).无定形硫主要有弹性硫，是由熔态硫迅速倾倒在冰水中所得.不稳定，可转变为晶状硫.晶状硫能溶于有机溶剂如二硫化碳中，而弹性硫只能部分溶解.化合价为-2?+2?+4和+6.电离能10.360电子伏特.化学性质比较活泼，能与氧?金属?氢气?卤素(除碘外)及已知的大多数元素化合.它存在正氧化态，也存在负氧化态，可形成离子化合物?共价化合物和配位共价化合物.
自然界重要的硫化物是黄铁矿，其次是有色金属元素(Cu?Pb?Zn等)的硫化物矿.天然的硫酸盐中以石膏(CaSO4??2H2O)和芒硝(Na2SO4??10H2O)为丰富.硫在自然界中存在有单质状态，每一次火山爆发都会把大量地下的硫带到地面.硫还与多种金属形成硫化物和各种硫酸盐，广泛存在于自然界中.
硫是一个很活泼的元素，除金?铂外，硫几乎能与所有的金属直接加热化合，生成金属硫化物，在适宜的条件下能与除惰性气体?碘?分子氮以外的元素直接反应.硫容易得到或与其他元素共用两个电子，形成氧化态位-2?+6?+4?+2?+1的化合物.-2价的硫具有较强的还原性，+6 价的硫只有氧化性，+4价的硫既具有氧化性也具有还原性.
硫原子的价电子层结构为3s23p4，还有可以利用的空3d轨道，因此硫在形成化合物时有如下的价键特征:①形成离子键.S 原子可以从电负性较小的原子接受2 个电子，形成离子，生成离子型硫化物.②形成共价键.S原子可以与电负性相近的原子形成共价键，另外它的3s和3p中的成对电子可以拆开进入它的3d空轨道，然后参加成键.③形成多硫链.从单质硫的结构特征看，硫有形成长硫链———Sn ———的习性，长硫链也可以成为形成化合物的结构基础.这个特点是其他元素少见的.当长硫链中S 原子的个数n=2时，也可以叫做过硫化物，类似于氧的过氧化物.例如离子型的过硫化亚铁FeS2?过硫化钠Na2S2，共价型的过硫化氢H2S2?S2Cl2.在过硫化物中S 的氧化数为—1或+1.当长硫链中S原子的个数n≥2时，还可以生成多硫化氢H2Sn (硫烷)?多硫化物MSn 和连多硫酸H2SnO6.
1.1.1.2 自然界硫化物的性质
自然界硫化物主要包括有机硫化物和无机硫化物两大类.无机硫主要由硫化物硫组成，硫酸盐硫微量，元素硫更少.无机硫化物指电正性较强的金属或非金属与硫形成的一类化合物.大多数金属硫化物都可看作氢硫酸的盐.由于氢硫酸是二元弱酸，因此硫化物可分为酸式盐(HS，氢硫化物)?正盐(S)和多硫化物(Sn)三类.
自然界金属硫化物硫绝大部分是以硫化铁(黄铁矿及少量白铁矿，分子式都是FeS2)的形态存在，偶尔可见闪锌矿(ZnS)?方铅矿(PbS)?黄铜矿(Fe2S3??CuS)和砷黄铁矿(FeS2??FeAs2).因此，人们通常把硫化物硫称为硫铁矿硫或黄铁矿硫.金属硫化物大多数是有颜色难溶于水的固体，碱土金属硫化物微溶于水，铵的硫化物易溶于水.硫铁矿硫的来源主要有两种:一种来源于成煤植物及其转化产物，另一种来源于环境水中，即水中硫酸盐类还原生成.
碱金属硫化物和硫化铵易溶于水，由于水解其溶液显碱性.碱土金属?钪?钇和镧系元素的硫化物较为难溶.当阳离子的外层电子构型为18电子和18+2电子时，往往由于较强的极化作用而形成难溶的?有颜色的硫化物.大多数不溶于水的硫化物可溶于酸并释放出硫化氢，极难溶的少数金属硫化物(如CuS?HgS)可用氧化性酸将其溶解，此时硫离子被氧化成硫而从溶液中析出.
硫化物是一系列金属?半金属元素与硫元素结合而成的矿物.矿物种数有200种左右，尽管本类矿物只占地壳总质量的0.15%，其中绝大部分为铁的硫化物，其他元素的硫化物只相当于地壳总质量的0.001%，分布量有限，但却可以富集成具有工业意义的矿床，主要有有色金属，如Cu?Pb?Zn?Hg?Sb?Bi?Mo?Ni?Co等均以本大类矿物为主要来源，故本类矿物在国民经济中具有重大意义.
依据成分中硫离子价态的不同和络阴离子的存在与否，硫化物矿物相应分为三类:单硫化物，硫以S2- 形式与阳离子结合而成，绝大多数为黑色;双硫化物，硫以哑铃状对阴离子[S2]2- 形式与阳离子结合而成;硫盐矿物，硫与半金属元素砷?锑或铋组成锥状络阴离子[AsS3]3- ?[BiS3]3- ，以及由这些锥状络阴离子相互联结组成复杂形式的络阴离子与阳离子结合而成.
有机硫化物指含有二价?四价和六价硫的有机化合物.根据具体情况的不同，有机硫化物可包括:硫醚(R—S—R)?硫酚/硫醇(Ar/R—SH)?硫醛(R—CSH)?硫代羧酸和二硫化物(R—S—S—R)等.含碳硫键的有机化合物存在于石油和动植物体内.从数量上说，有机硫化合物仅次于含氧或含氮的有机化合物.有机硫化合物可分为含二价硫的有机化合物和含高价(四价或六价)硫的有机化合物两大类.类化合物多数与其相应的含氧化合物在结构和化学性质方面相似，个别的第二类化合物也有同样现象.含二价硫的有机化合物包括:① 硫醇和硫酚，C2H5SH?C6H5SH.② 硫醚，CH3—S—CH3.③ 二硫化物，CH3—S—S—CH3. ④ 多硫化物，CH3—S—S—S—CH3.⑤环状硫化物.此外，还有含硫杂环化合物和硫代醛?酮?羧酸及其衍生物.
有机硫主要来源于沉积有机质原始生物体中的蛋白质.有机硫的组成成分多为硫醚或硫化物?二硫化物?硫醇或羧基化合物，次为噻吩类杂环硫化物和硫醌化合物，这些化合物结合在沉积有机大分子结构中或其侧链中，比较均匀地分布在沉积有机质中.
1.1.1.3 硫的氧化物?含氧酸及其盐
1)硫的氧化物
硫的氧化物有S2O?SO?S2O3?SO2?SO3?S2O7?SO4 等，其中自然界重要的是SO2 和SO3.
(1)二氧化硫
SO2分子是弯曲形的，硫原子sp2杂化，其中两个杂化轨道与氧成键，另一杂化轨道中有一对孤电子对.∠OSO 为119.5°，键长为143pm.SO2是一种无色有刺激臭味的气体，比空气重2.26 倍，它是一种大气污染物.空气中SO2 的含量不得超过0.02mg/L.SO2是极性分子，常压下，263K 就能液化，易溶于水，通常情况下每立方分米水能溶解40L 的SO2，相当于质量分数为10% 的溶液.SO2是造成酸雨的主要因素之一.
SO2中S的氧化数为+4，所以SO2既有氧化性又有还原性，但还原性是主要的.只有遇到强还原剂时，SO2才表现出氧化性.SO2可做配体，以不同的方式与过渡金属生成配合物.
硫在空气中燃烧生成SO2:
S+O2 ????SO2
  金属硫化物矿高温氧化时生成氧化物，同时放出SO2:
3FeS2 +8O2 ????Fe3O4 +6SO2↑
2ZnS+3O2 ????2ZnO+2SO2↑
(2)三氧化硫
气态SO3分子构型为平面三角形，S原子杂化，键角为120°，S—O 键长143pm，具有双键特征(S—O 单键长约为155pm).固态的SO3 主要以两种形式存在.一种(SO3)n 是石棉形的，结构与石棉相似，是由许多SO3基团通过氧原子互相连接起来的长链，在链中S—O 键长为161pm，端梢的O 与S的键长为141pm.在这种结构形式中，S原子杂化，除生成4个σ键外，还生成了2个π键.另一种固态SO3是冰状结构的三聚体(SO3)3，三个S原子通过O 原子以单键连接成环状，在这种结构中S原子也是杂化.
纯净的SO3是无色易挥发的固体，熔点289.9K，沸点317.8K.SO3中S原子处于氧化态+6，所以SO3是一种强氧化剂，特别在高温时它能氧化磷?碘化物以及铁?锌等金属.SO3极易吸收水分，在空气中强烈冒烟，溶于水即生成硫酸并放出大量热.
2)硫的含氧酸及其盐
(1)亚硫酸及其盐
SO2溶于水就生成亚硫酸，亚硫酸只存在于水溶液中，在地下流体中广泛存在.它是弱的二元酸，可以生成两种盐，即正盐(M2SO3)和酸式盐(MHSO3).碱金属的亚硫酸盐易溶于水，水解显碱性;其他金属的正盐均微溶于水，而所有的酸式盐都易溶于水.在亚硫酸和它的盐中，硫的氧化数是+4，居中间氧化态，所以亚硫酸及其盐既有氧化性又有还原性，但它们的还原性是主要的.亚硫酸盐比亚硫酸具有更强的还原性.在碱性溶液中亚硫酸盐是一种强还原剂.亚硫酸及其盐虽然是相当强的还原剂，但也能被比它更强的还原剂(如H2S等)还原成单质硫，而表现出氧化性.例如:H2SO3 +2H2S????3S↓ +3H2O  亚硫酸及其盐受热容易分解，遇到强酸也立即分解.
(2)硫酸及其盐
SO3溶于水即生成硫酸并放出大量的热.硫酸盐是由硫酸根离子(SO24-)与其他金属离子组成的化合物，都是电解质，且大多数溶于水.硫酸盐矿物是金属元素阳离子(包括铵根)和硫酸根相化合而成的盐类.由于硫是一种变价元素，在自然界可以呈不同的价态形成不同的矿物.当以的价态S6+与四个O2-结合成SO24-，再与金属元素阳离子化合即形成硫酸盐.在硫酸盐矿物中，与硫酸根化合的金属阳离子有二十余种.其中主要的是Ca2+ ?Mg2+ ?K+ ?Na+ ?Ba2+ ?Sr2+ ?Pb2+ ?Fe3+ ?Al3+ ?Cu2+ .硫酸盐硫的主要存在方式是石膏(CaSO4??2H2O)，另有少量绿矾(FeSO4??7H2O)?重晶石(BaSO4)等硫酸盐矿物.硫酸盐和水的作用，因阳离子结构特征不同而有不同的溶解性表现:①在8电子外壳阳离子的硫酸盐中，碱金属的硫酸盐是易溶于水的.其他+2?+3阳离子的硫酸盐是难溶的，这是由于电荷增高，加强了离子间引力而造成难溶.例如CaSO4?BaSO4难溶于水.②18电子外壳和不规则电子外壳的低电荷阳离子的硫酸盐，如CuSO4?ZnSO4?CdSO4等易溶于水，主要因为这些阳离子是容易水合的(和水分子相互极化).③较大半径的18和18+2电子外壳阳离子的硫酸盐，如Ag2SO4?PbSO4?Hg2SO4等难溶于水，因为阳离子之间有较强的相互极化作用.④除了碱金属和碱土金属硫酸盐外，其他硫酸盐都会有不同程度的水解作用.
硫酸盐的热稳定性与相应阳离子的电荷?半径以及外层的电子构型有关.活泼金属的硫酸盐在高温下也是稳定的，例如K2SO4?Na2SO4?BaSO4等硫酸盐较稳定，加热到1273K时也不分解.这是由于这些盐的阳离子具有低的电荷和8电子构型，离子极化作用小.较不活泼金属的硫酸盐，例如CuSO4?Ag2SO4?Al2(SO4)3?Fe2(SO4)3?PbSO4等，它们的阳离子多是高电荷和18电子构型或不规则构型，离子极化作用较强，高温下，阳离子向硫酸根离子争夺氧.因此，这些硫酸盐在高温下一般先分解成金属氧化物和SO3，有的则进一步分解为金属.
自然界的硫酸盐常以复盐形式存在.可溶性硫酸盐从溶液中析出的晶体常带有结晶水，如CuSO4??5H2O?FeSO4??7H2O?Na2SO4??10H2O 等.这些带结晶水的盐通常也称为矾，如CuSO4 ??5H2O 称为胆矾或蓝矾，FeSO4 ??7H2O 称为绿矾，ZnSO4 ??7H2O 称为皓矾等.目前已知的硫酸盐矿物种数有170余种.虽然它们只占地壳总重量的0.1%，但它们中的石膏?

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