تبلیغات
هیدروژن سولفید

هیدروژن سولفید

شنبه 21 فروردین 1389 11:49 ق.ظ

 

بررسی منشاء سولفید هیدروژن در مخازن گاز طبیعی ایران

چكیده:

سولفید هیدروژن(
H2S) یك تركیب غیر مطلوب در مخازن گازی به شمار می رود كه نه تنها سهم اقتصادی هیدروكربنهای با ارزش مخازن گازی را كم می كند بلكه دارای اثرات سمی است و باعث خوردگی تجهیزات بهره‌برداری مخازن می گردد. بنابراین توانایی پیش بینی وجود سولفید هیدروژن درمیادین حفاری نشده، ایده بسیار مناسبی در كاهش ریسك اكتشاف و تولید خواهد بود. چندین منشاء برایH2S ذکر شده است که مهمترین آنها عبارتند:

1-احیاء باكتریایی سولفات(
SBR) که در این فرایند سولفات مورد نیاز می تواند از آب همراه، انیدریت انحلال یافته ،آب تزریق شده در فرایند ازدیاد برداشت و هم چنین از فرایند اکسیداسیون پیریت تحت تاثیر آب تزریق شده به مخزن تامین گردد. این فرایند در مخازن كم عمق و در دمای پایین عمومیت دارد میزان H2S تولیدی در نتیجه این فرایند از 5 درصد کمتر می باشد.
2- تجزیه حرارتی مواد آلی سولفوردار كه در كروژن و نفت به مقدار اندكی وجود دارد در درجه حرارت بالا (بیش از
oC175) در ایجاد سولفید هیدروژن دخیل است این فرایند نیز به علت محدودیت مواد آلی سولفور دار نمی تواند مقادیر بیش از 5 درصد سولفید هیدروژن در مخازن گازی تولید کند.
3 - احیاء ترموشیمیایی سولفات
TSR)) مكانیزم غالب ایجاد سولفید هیدروژن در مخازن گازی عمیق کربناته است كه تحت تأثیر واكنش مستقیم انیدریت و گازهای سبك هیدروكربنی در درجه حرارت بیش از oC140-120، نقش مهمی در تولید و افزایش مقادیر بیش از 10% سولفید هیدروژن در مخازن عمیق كربناته دارد. از آنجایی که انیدریت در توالیهای کربناته دیده میشود فرایند احیاءترموشیمیای سولفات در مخازن یا سنگ مادرهای کربناته عمیق که تحت تاثیر حرارت بالا قرار دارند دیده میشود.
در مخازن گازی کربناته جنوب ایران بویژه در سنگ مخزن گازی دالان تحتانی آثاری از فرایند احیاءترموشیمیایی سولفات دیده میشود که مهمترین این شواهد شامل افزایش درصد نیتروژن ، سبکتر شدن ترکیب ایزوتوپی گاز
CO2و سنگینتر شدن ترکیب ایزوتوپی ترکیبات هیدروکربوری در مقایسه با افقهای فوقانی تر بویژه در مخازن گازی تدفین شده در اعماق بیش از 4 کیلومتر که درجه حرارت بیش از 140 را تحمل نموده اند می باشد.

واژه های كلیدی:

سولفید هیدروژن، احیاء باكتریایی سولفات، احیاء ترموشیمیایی سولفات، گاز ترش

1-مقدمه

گاز طبیعی از عمده ترین منابع ت‍أمین كننده انرژی و مواد اولیه صنایع پتروشیمی جهان، در حال حاضر و دهه‌های آینده است. روند رو به رشد مصرف نفت و محدودیت منابع و استخراج آن باعث گردیده است، نگرشی ویژه به منابع هیدروكربونی گازی معطوف شود. این موضوع اهمیت مطالعات گسترده برروی مسائل و مشكلات اكتشاف و تولیدگاز را روشن می سازد. یكی از مهمترین مشكلاتی كه مخازن گازطبیعی با آن روبرو ست، «ترش‌شدگی» یا حضور سولفیدهیدروژن در مخازن می باشد كه پایین آورنده ارزش تجاری اكتشاف و تولید است و اثر سوئی بر اقتصادی بودن میادین دارد. با توجه به اینكه با ردیابی علل ومنشاء سولفید هیدروژن و زون بندی بر حسب ترش شدگی می‌توان ریسك اكتشاف و تولید را با روند بهینه سرمایه گذاری، كاهش داد، ارزش مطالعات در این زمینه و توانمندی در گسترش دانش بدست آمده آن، برای سایر میادین كشف شده یا نقاط دارای پتانسیل اكتشاف گاز مشخص می گردد.
گاز طبیعی حاوی سولفید هیدروژن ( گاز ترش) ارزش كمتری دارد و با توجه به اینكه در اكثر برنامه های اكتشاف، میزان سولفید هیدروژن مشخص نمی باشد، بعد از اكتشاف در صورت وجود مشكلاتی به همراه دارد كه بعنوان مثال می توان به آلودگی های زیست محیطی در صورت نشت و یا سوزانیدن گاز ترش ، آلودگی مخازن شیرین در اثر نشت گاز از مخازن ترش بداخل آن و در نهایت، افزایش هزینه های بهسازی تجهیزات تولید مثل جایگزینی خطوط لوله ها و امكانات سرچاهی و پالایش، اشاره كرد. سولفید هیدروژن در مخازن گاز طبیعی، غلظت های متفاوتی دارد و از صفر تا 98% حجمی متغیر است. معمولاً واژه «گاز ترش» برای بیان گازی كه محتوی بیش از 10 درصد سولفید‌هیدروژن باشد، استفاده می‌شود. هرچند برخی منابع، چند قسمت در میلیون (
ppm) سولفید‌هیدروژن هم عنوان شده است [1].
مطالعه ژئوشیمیائی سولفید هیدروژن، بطور تیپیك برای حل دو مسئله مهم متفاوت قابل استفاده است:

(الف) در طول عملیات
اكتشاف، ژئوشیمی نقش كاهش ریسك مواجهه با گاز های دارای مقادیر بالای سولفید هیدروژن را بازی می‌كند[2،3]. (ب) در خلال تولید از مخزن، ژئوشیمی در ارزیابی علل افزایش حجم سولفید هیدروژن قابل استفاده است[1].
ذخایر گاز قابل برداشت ایران حدود 620 تریلیون فوت مكعب معادل 556/17 تریلیون متر مكعب است و بعد از روسیه با ذخیره1680 تریلیون فوت مكعب، مقام دوم جهان را بخود اختصاص داده است. علی‌رغم وجود میادین مهمی در شمال شرق، غرب و مركز كشور، اکثر میادین گازی ایران در جنوب کشور قرار دارند. در شكل1 موقعیت میادین گاز ی مستقل ایران را نشان می دهد. بمنظور شناسایی منشاء سولفید هیدروژن مخازن مستقل گازی ایران، از تعدادی از میادین گازی جنوب نمونه برداری گاز،كندانست و آب مخزن انجام گرفت

 شكل1 - موقعیت میادین گازی مورد مطالعه ایران. میادین حوضه زاگرس (18-1)، ایران مركزی(19)، میادین حوضه كپه‌داغ(20و21).

-تكنیك‌های آنالیز
نمونه‌های گاز و میعانات گازی و آب سازند بطور جداگانه آنالیز شدند. تركیب شیمیایی گاز توسط تكنیك‌های كروماتوگرافی گاز استاندارد، آزمایش گردید‏‏. نوع دستگاه گاز كروماتوگراف مورد استفاده
VARRIAN مدل CP-3800 می‌باشد. برای آنالیز گاز از ستون پر شده از یك فاز ساكن و برای نمونه‌های مایع از ستون‌های موئین استفاده می‌شود. نمونه‌های گاز و میعانات گازی مورد آنالیز در حجم مشخص در محل ترزیق به دستگاه، بدرون یك گاز حامل (فاز متحرك؛ كه معمولاً هلیم یا نیتروژن است)، تزریق می‌شود و تركیبات موجود در نمونه با درجات مختلف جذب فاز ساكن می‌شوند. هرچه میزان جذب یك متشكله بیشتر باشد، جابجائی آن در ستون با تأخیر بیشتری همراه بوده و متشكله‌های مختلف موجود در گاز و میعانات گازی از یكدیگر جدا می‌شوند و بصورت یك پیك در زمان‌های مختلف آشكار می‌شوند.
برای مطالعه تركیبات هیدروكربوری میعانات گازی از دستگاه گاز كروماتوگرافی-طیف سنج جرمی استفاده شد كه براساس جداسازی مولكولهای یونیزه در اثر انحراف در یك میدان مغناطیسی عمل می‌كند. میزان این انحراف تابعی از نسبت جرم مولكولی به بار الكتریكی است. آنالیز ایزوتوپی كربن گاز و نمونه های سنگ مخزن كربناته با استفاده از دستگاه طیف سنج جرمی مدل
Variane-Mat-230 انجام گردید.

3-منابع تولید سولفید هیدروژن
چندین مكانیزم در خصوص ایجاد سولفید هیدروژن در مقیاس زمان زمین شناسی ویا دركوتاه مدت (در طول عمر تولید یك مخزن)، پیشنهاد شده است كه هر كدام ارتباط تنگاتنگی با دما و مشخصات مخزن دارد[4]:
1ـ احیاء باكتریایی سولفات محلول در دمای پایین تر از 80 درجه سانتیگراد.
2ـ احیاء ترموشیمیایی سولفات توسط گازهای هیدروكربنی در دمای بالای 140 درجه سانتی گراد.
3ـ تجزیه احیائی فاز كانی سولفیدی مثل منوسولفید آهن
FeS یا پیریت FeS2 .
4ـ احیاء الكترو شیمیائی بی سولفات (عاری كردن ازاكسیژن ).
5ـ تجزیه وتركیب مجدد تركیبات آلی سولفوری بطور ابتدائی در دمای بالای 175 درجه سانتی گراد.
6ـ مهاجرت سولفید هیدروژن از زون های ترش واقع در تشكیلات عمیق تر یا مجاور[5].

3-1- احیاء باكتریایی سولفات (
SBR)
احیاء باكتریائی سولفات(
Sulfate Bacterial Reduction) ، توسط باكتریهای اتوتروفیك مثل دی سولفوویبریو، در دماهای پایین( معمولا پائین تر از 80 درجه سانتی گراد) سبب می شود، سولفات محلول در آب سازند بصورت سولفید‌هیدروژن آزاد شود. این فرآیند یكی از منابع اصلی تولید سولفید هیدروژن در رسوبات كم عمق می‌باشد. مكانیزمSBR در مخازن دارای كلاهك گازی هم كه بدلیل افت فشار تحت روش ازدیاد برداشت از نوع تزریق آب قرارگرفته‌اند، مشاهده شده است [6]. در روش تزریق آب كه مخصوصاً درمیادین دریای شمال استفاده می‌شود، آب از طریق چاههای تزریق بداخل مخازن هیدروكربنی پمپاژ می شود تا ضمن بهینه نمودن فشار مخزن، نفت خام بسمت چاههای تولیدی رانده شود. آب مصرفی بدلیل حجم زیاد و قابلیت دسترسی، از آب دریا تأمین می‌شود كه حاوی انواع میكرواُرگانیسم‌هاست و می تواند در افزایش غیر منتظره سولفید هیدروژن پس از چند سال بهره‌برداری، در محدوده‌های متفاوت دخالت داشته باشد.

3-2--احیاء ترموشیمیائی سولفات (
TSR)
احیاء ترموشیمیائی سولفات
Termochemical Sulfate Reduction)) یكی از مهمترین منابع تولید سولفید هیدروژن درمخازن كربناته عمیق گاز طبیعی است. كانیهای سولفاته نظیر انیدریت و گاز های هیدروكربوری در شرایط معمول ترمودینامیكی هیچگونه واكنشی با یكدیگر نمی دهند. با افزایش درجه حرارت بویژه در اعماق بیش از 4 كیلومتر، موانع كنتیكی واكنش از بین می رود و سولفات و هیدروكربن وارد واكنش با هم می‌گردند [16-7]. واكنش غالب عبارتست از:
CaCO3 + H2S +H2O + CH4 CaSO4 (1)
علاوه بر متان، همولوگ های سنگینتر مانند اتان نیز بصورت زیر با سولفات واكنش می دهد
2
CaSO4 + C2H6 2CaCO3 + H2S + S + 2H2O (2)
سولفورتولید شده در این واكنش،ممكن است در برخی نواحی مخزن باقی بماند و یا توسط واكنش زیر مصرف شود:
CO2 + 4H2S 4S + CH4 + 2H2O(3)
مطالعات ایزوتوپی و ادخال های سیال نشان می دهد كه انیدریت و متان تنها در دمای بالای 140 درجه سانتی گراد با یكدیگر واكنش می‌دهند. این دما محدوده یك سد جنبشی زیر 140 درجه سانتی گراد را مشخص می كند. [17] فرآیند
TSR شامل تغییر و تبدیل انیدریت متبلور به كلسیت متبلور است. پیدایش و مقیاس این جایگزینی (انیدریت توسط كلسیت)، بطور شماتیك در شكل 2 نشان داده شده است. وردن وهمكاران(1995) نشان دادند كه غالباً مخازن گازی موجود در اعماق كمتر از 4300 متر دارای مقادیر سولفید هیدروژن كمتر از 5 درصد است در حالیكه غلظت های بالای سولفید هیدروژن را تنها می توان در اعماق بیش از 4300 متر مشاهده نمود. آلتراسیون انیدریت و تبدیل آن به كلسیت هم در همین عمق اتفاق می افتد[2]. پیشرفت فراگیر دراعماق بیشتر ایجاد می شود. عموماً افزایش محتوای سولفید هیدروژن در مخازن گازی عمیق همراه با كاهش محتوای هیدروكربنی وافزایش دی اكسید

كربن است[16،13].

شكل2-شكل شماتیك واكنش متان با ندول انیدریتی در واكنش احیاء ترموشیمیایی سولفات [10].
این فرآیند در مخازنی كه دارای لیتولوژی كربناتی- دولومیتی حاوی ندول یا افق های انیدریتی است، دیده می‌شود. انیدریت ممكن است بصورت ندول های درون رشد یافته در محیط سابخا و یا در خلال دیاژنز بصورت سیمان رسوب كرده باشد. این فرآیند در پایه گاز مخزن در محل زون تدریجی تماس هیدروكربن وآب و یا در محل تماس پوش سنگ انیدریتی كه اكثر مخازن خاورمیانه بدین صورت اند، رخ می دهد[17،9] ‌. بر اساس مطالعات وردن و همكاران (1996) در فرآیند
TSRانیدریت مستقیماً با گازهای هیدروكربنی سبك بدون لازم داشتن كاتالیزور واكنش می‌دهد[17].

3-3-- تجزیه حرارتی تركیبات آلی سولفوری
تركیبات آلی سولفوری طیفی از سولفید های آروماتیك بسیار پایدار تا تیوكربا مت های بسیار ناپایدار را شامل می‌شود. احتمال وجود كلیه تركیبات آلی سولفوری بصورت پیوسته در مخازن هیدروكربوری ممكن است. جدول 1 مهمترین تركیبات آلی سولفوردار را نشان می دهد. این تركیبات از نظر شیمیائی به سه دسته عمده تقسیم می شود:

دسته اول دارای خاصیت اسیدی است و شامل سولفید كربنیل، دی سولفید كربن ، آریل ها و تیول ها (مركاپتان ها) می شود. دسته دوم از نظر شیمیائی خنثی می باشد ولی در برابر حرارتهای بالا پایدار نیست. سولفور ها و پلی سولفور ها (تیوتر ها و تیوكربامت ها) جزء این دسته است. دسته سوم علاوه بر خنثی بودن، در برابر حرارت بالا نیز پایداراست. تركیبات حلقوی گوگرد دار (تیوفن ها) جزء دسته اخیر بشمار می رود[17]. اكثر این تركیبات تحت شرایط مناسب احیائی، سولفید هیدروژن تولید می كنند[18،4] كه برای مثال می توان به واكنش هیدرولیز تیوكربامت(4) واحیاء تیوترها(5) اشاره كرد:
(4)
RCO2H + 2H2S + ROH RCS2R + 3H2O
(5) 2
RSH+ H2S RSR + [H]
جدول1- انواع تركیبات آلی سولفوردارموجود در نفت و گاز[17]

تركیبات غیر آلی سولفوری غالباً به شكل فلزی غیر قابل انحلال ویا سولفات های قابل حل هستند. شكی نیست كه دیگر اشكال غیر آلی سولفوردار در سازند ها می تواند وجود داشته باشد، از جمله شكل عنصری سولفور كه در بررسی های سنگ مخزن و مسیر مهاجرت بایستی مورد توجه قرار گیرد.
4-3- انحلال پیریت
پیریت موجود در سنگ مخزن به فرم های مختلف بلوری دیده می شود كه ممكن است با آب منفذی بصورت زیر واكنش دهد[4]:
(6)Fe2+ + 2SO42- + 16H+ + 14e- FeS2 + 8H2O
(7) Fe2+ + 2H2S FeS2 + 4H+ + 2e-
اكسیداسیون پیریت (6) فرآیندی تدریجی است و نیاز به اكسید كننده های قوی با پتانسیل بالا دارد [5]. بنابراین این فرآیند در شرایط احیائی موجود در مخازن هیدروكربوری نمی تواند رخ دهد. احیاء پیریت (7) در شرایط PH پایینتر از 7 اتفاق می افتد و با توجه به اینكه PH آب دریا بین 5/6-5/7 است احتمال وقوع آن در مخازنی كه تحت تزریق آب قرار گرفته اند زیاد است.
پیریت بدلیل منشاء اپی ژنتیك بطور گسترده ای در سازند‌های عمیق دیده می‌شود و می‌توان آن را به عنوان منبع بالقوه ژئوشیمیائی برای تولید سولفید هیدروژن شناخت. در این میان فعالیت بیولوژیكی در احیاء پیریت و ایجاد سولفید هیدروژن بی‌تاثیر نیست تغییر شرایط در مخازن بدلیل اجرای برنامه های بازیافت ثانویه بصورت زیر در این روند مؤثراست[4]:

1- احیاء پیریت در مقیاس ذره ای كه در اثر واكنش شیمیائی سطحی باعث تولید سولفید هیدروژن می شود.
2- فعال سازی سطحی(Surface Activation) توسط واكنش های شیمیائی افزودنی‌های هیدرولیز شده‌ای كه به داخل مخزن تزریق می‌شود باعث افزایش ترش‌شدگی مخزن می‌گردد.
3- فعال سازی سطحی فوق با تبعیت از فرآیند های احیاء كه احتمالاً در برگیرنده عوامل احیاء كننده طبیعی موجود در نفت است نیز باعث تولید سولفید هیدروژن می شود.
5-3-واكنش های اكسیداسیون- احیاء این واکنش توسط تعدادی از شرکتهای نفتی پیشنهاد شده است [6] . در فرایند ازدیاد برداشت، ترکیبات جذب کننده اکسیژن (Oxygen scavengers) نظیر سولفیت و بی سولفیت آمونیوم ( (Ammonium Bisulphite به منظور کاستن از اثرات تخریبی اکسیژن در آب تزریقی به مقادیر متفاوتی اضافه میگردد .این ترکیبات رشد باکتریهای احیاء کننده سولفات را تحریک کرده و خود سبب افزایش میزان سولفید هیدروژن در مخازن هیدروكربوری میگردد. از آنجائیكه مقادیر نسبتاً پایین این تركیبات در روشهای بازیافت از نوع تزریق آب به داخل مخزن اندازه گیری شده، واضح است كه جهت تولید سولفید هیدروژن به نوعی عملكرد كاتالیستی احتیاج می باشد و فعالیتهای باكتریایی در این خصوص بی تاثیر نیست. بطور طبیعی این تركیبات كاملاً با اكسیژن واكنش نشان می دهند تا زمینه ساز سولفات شوند .
(8) (NH4)2SO4 + H2S O4 2NH4HSO3 + O2
طبق بررسی های آزمایشگاهی محتمل ترین عمل بی سولفیتها یا به عنوان كاتالیست ویا در افزایش واكنش سطحی تركیبات جامد سولفور دار مخزن در جهت تولید سولفید هیدروژن موثر می باشد.
6-3- مهاجرت سولفید هیدروژن از زون های ترش واقع در تشكیلات عمیق تر یا مجاور سولفید هیدروژن می تواند از سازند های عمیق تر به مخازن فوقانی تر از طریق گسلها یا از طریق كانالهای مرتبط در زیر لوله جدار چاهها, مهاجرت كرده وسبب افزایش سولفید هیدروژن در مخازن گاز گردد
4-روش ارزیابی منشاء ایجاد سولفید هیدروژن برای ارزیابی منشاء سولفید هیدروژن در مخازن هیدروکربوری بایستی موارد زیر در مخازن كنترل و بررسی شود[6]:
•دمای مخزن كه مهمترین عامل تعیین كننده نوع فرآیند ترش شدگی است.
•مطالعه توزیع و فرم های سولفات در مخزن كه در فرآیند های TSR و SBR ضروری است
•پتانسیل تولید سولفید هیدروژن مانند وجود كانی پیریت در مخزن یا در مسیر مهاجرت كه عموماً در اثر واكنش سولفید هیدروژن با سیلیكات ها ویا كربنات های حاوی آهن ایجاد می شود.
•مطالعات میكروبیولوژیكی آب تولیدی به منظور ارزیابی پتانسیل احیاء باكتریائی سولفات مخزن.
•مطالعه ایزوتوپی سولفور در سولفید هیدروژن و در صورت وجود منابع هیدروكربنی؛ تركیبات آلی سولفوری در نفت، سنگ منشاء و سولفات محلول در آب همزاد سازند.
•مطالعه ایزوتوپی كربن همولوگ های گاز، كاندنسیت، دی اكسید كربن موجود در مخزن و كروژن و مواد آلی در سنگ مخزن و منشاء
•ارائه مدل های تأثیرات ژئوشیمیائی سنگ/ آب/ هیدروكربن در یك مخزن.
•بررسی های بیوماركرهای سولفور دار مانند تیاآدامانتین (Thiaadamantan) در فاز كاندنسیت گاز[14].


2

شنبه 21 فروردین 1389 11:47 ق.ظ

بررسی بیوماركرهای سولفور دار مانند تیاآدامانتین (Thiaadamantan) كه نشانگر احیا ترموشیمیایی سولفات درجه حررات پایین (پایین تر از 100 درجه سانتی گراد) است، می تواند در شناخت منشاء مقادیر اندك سولفید هیدروژن در مخازن گاز – كاندنسیت مفید باشد. این بیوماركر، یك تركیب نفتنی (پلی سیكلیك) سولفور دار است و درمحدوده‌ی ‍C10 تا C15 قرار می‌گیرد[13]. یكی از روش های شناسائی منشاء سولفید هیدروژن استفاده از محدوده تركیب ایزوتوپی سولفور می باشد (شكل 3). داده های ایزوتوپی سولفور نسبت به استاندارد(CDT: Canon Diablo Troilite) سنجیده می شود.
در شکل 3 مقادیر ایزوتوپی سولفور حاصل از منابع مختلف با یكدیگر مقایسه شده است.

جدول 2-تركیب شیمیایی گاز موجود در مخازن گازی ایران
شكل 3ـ محدوده مقادیر ایزوتوپی سولفور در بر اساس مكانیزم های تولید[4].
5-بررسی تركیب شیمیایی مخازن گازمورد مطالعه ایران
مشخصات شیمیایی گاز مخازن مورد مطالعه ایران به همراه عمق زون تولیدی این مخازن در جدول2درج شده است. مطالعه انجام شده در میادین مختلف ایران نشان می‌د‌هد، بین میزان درصد تركیبات هیدروكربوری و میزان سولفید هیدروژن ارتباط مستقیم وجود دارد و افزایش میزان ترش‌شدگی توأم با كاهش میزان درصد تركیبات هیدروكربوری مخازن و افزایش میزان دی اكسید كربن می‌باشد(شكل6 ،5 ،4). البته در مخازنی نظیر مخزن خامی و بنگستان در میدان سلخ افزایش میزان سولفید هیدروژن همراه با افزایش نیتروژن نیز می‌باشد. افزایش نیتروژن می‌تواند بعلت تدفین بودن سنگ مادر در اعماق زیاد و آزاد شدن در نتیجه تحول حرارتی كانیهای رسی باشد. این مشاهدات می‌تواند شواهد مهمی در پی بردن مكانیزمهای ایجاد سولفید هیدروژن در مخازن گازی مورد مطالعه باشد كه در جمع بندی نهایی به آنها استناد می‌شود. در شكل5 اثر متقابل افزایش عمق و میزان سولفید هیدروژن مخازن گازی ایران مشاهده می‌شود. میزان سولفید هیدروژن از اعماق 2000 تا 2500 متری در مقادیر كم شروع شده و از عمق 2600 متری به پایین افزایش می‌یابد. در این اعماق درجه حرارت در محدوده 100 تا 140 درجه سانتیگراد است. میادین پارس جنوبی و سلخ در جنوب و مخزن مزدوران در میدان خانگیران در شمال شرق ایران در اعماق 3100 تا 3500 متری از سطح دریا قرار گرفته اند و میزان ترش شدگی آنها از 66/0 تا 5 درصد مولی متغیر است. این نمودار ها وقوع فرایند احیاء ترموشیمیائی سولفات در پیدایش سولفید هیدروژن را نشان می دهد.

شكل4- نمودار كاهش درصد هیدروكربنها با افزایش میزان سولفید هیدروژن در مخازن گازی ایران
در مخازنی مانند سراجه قم، گورزین، دالان و تابناك كه در شرایط دمائی 108-93 درجه سانتی گراد است غلظت سولفید هیدروژن صفر تا
ppm 3 می‌باشد زیرا این شرایط دمائی برای واكنشهای ترموشیمیائی و یا فرایندهای بیولوژیكی احیاء سولفات مناسب نبوده است. از طرفی در مخازنی نظیر شوریجه كه حاوی كانیهای تخریبی است و درصد كانیهای رس‌دار در آن بالا می‌باشد، سولفید هیدروژن در صورت وجود در اثر واكنش با اكسیدهای آهن بصورت پیریت از گاز مخزن خارج شده است.

شكل 5ـ نمودار افزایش میزان سولفید هیدروژن با افزایش عمق درمخازن گازی ایران.
همانطور كه در شكل6 دیده می‌شود، با افزایش میزان سولفید هیدروژن در مخازن مورد مطالعه، میزان دی‌اكسیدكربن نیز افزایش می‌یابد. این مشاهدات وقوع فرایند احیاء ترموشیمیایی سولفات را طبق واكنشهای زیر نشان می‌دهد.

شكل 6- نمودار ارتباط میزان دی‌اكسیدكربن با افزایش میزان سولفید هیدروژن در مخازن گازی ایران
6-بررسی‌های پتروگرافی
مخازن گاز طبیعی ایران غالبا دارای لیتولوژی كربناته شكافدار هستند. در حوضه زاگرس و خلیج فارس سنگ مخزن اصلی میادین گازی، سازند‌های كربناته دلان و كنگان می باشند. هرچند معدودی از مخازن نظیر گورزین، سرخون و سلخ در دیگر سازندها ازجمله سازند آسماری و جهرم قرار دارند كه آنها نیز دارای لیتولوژی كربناته می‌باشند. در میان این مخازن تنها مخزن آسماری در میدان گورزین حاوی گاز شیرین است و در دیگر مخازن با افزایش عمق، میزان ترش‌شدگی هم افزایش می‌یابد. در ایران مركزی میدان گازی سراجه قم تنها میدان گازی كشف شده، حاوی گاز شیرین بوده سنگ مخزن آن آهك رسی است. سازندهای دالان و كنگان كه بیش از90 درصد ذخایر گازی ایران را در خود جای داده، مجموعه‌ای از لایه‌های كربناته-دولومیتی را دربر می‌گیرد كه توسط ممبر انیدریتی-تبخیری نار بدو قسمت تقسیم می‌شود. این ممبر به لحاظ هیدرودینامیكی باعث مجزا شدن كربناتهای دالان تحتانی از كربناتهای دالان فوقانی و كنگان می‌گردد. حضور كانیهای انیدریتی در بخش نار و همچنین سازند دشتك می‌تواند وقوع فرایند احیاء ترموشیمیایی سولفات را توجیه كند
بررسی‌های پتروگرافی اثرات دولومیتی شدن را بر افزایش تخلخل و تراوائی مخازن گازی ایران نشان می‌دهد. این موضوع مخصوصاً در مخازن دالان تحتانی مشاهده می‌شود. بطوریكه تخلخل از 5 درصد در سازندكنگان تا 10 درصد در دالان تحتانی افزایش می‌یابد. در سازند كنگان در میان‌لایه‌های دولومادستون و استراماتولیت، افق‌های شیلهای سبز و قرمز رنگ مشاهده می‌شود. این شیل‌ها متعلق به محیط لاگونی هستند و در مجموع دارای فراوانی كمتر از 5 درصد می‌باشند. حضور این افقهای شیلی باعث شده بخشی از سولفید هیدروژن موجود در مخزن كنگان را بصورت پیریت از گاز مخزن جدا نماید. مطالعات پتروگرافی نشان می‌دهد پیریت در سازند كنگان تا حدود 1/0 درصد فراوانی دارد.
در حوضه كپه داغ، سنگ مخزن اصلی میدان خانگیران سازند كربناته مزدوران بوده و سازند شوریجه مخزن فرعی را تشكیل می‌دهد. در این میدان غلظت سولفید هیدروژن در گاز مخزن بسیار زیاد و در حدود 4/3 درصد می‌باشد. سازند مزدوران از آهكهای ضخیم لایه و دولومیت تشكیل شده و در قسمتهای فوقانی آن افقهای انیدریتی نیز دیده می‌شود. این سازند با توجه به خصوصیات مخزنی به 6 زون تقسیم شده كه هریك از پایین به بالا از یك سیستم تخلخل كم شروع شده و به یك سیستم تخلخل بالا خاتمه می‌یابد بنظر می‌رسد فرایند دولومیتی شدن لایه‌های آهكی عامل اصلی افزایش تخلخل باشد. هرچند وقوع فرایند احیاء ترموشیمیایی سولفات با تبدیل انیدریت به كلسیت می‌تواند در افزایش تخلخل مؤثر باشد زیرا حجم كلسیت حاصله از آلتراسیون انیدریت در اثر این فرایند، حدود 20 درصد كمتر از انیدریت اولیه است كه سبب افزایش تخلخل در مخزن می‌گردد. بررسی سازندهای قدیمیتر از مزدوران نشان می‌دهد كه مواد آلی گیاهی و كانی پیریت به تناوب و در حجم قابل توجه در این سازند‌ها وجود دارد. این واحد‌های سنگی بترتیب عمق از پایین به بالا شامل سازندهای شمشك، كشف رود، خانه‌زو و چمن بید می‌باشند. در سازند شمشك درافق‌های شیلی و ماسه سنگی مواد آلی گیاهی دیده
می‌شودكه دارای توان گاز زایی است. در بخش
C سازند كشف رود هم حدود 500 متر شیل سیاهرنگ دیده می‌شود كه غنی از مواد آلی گیاهی و كانی پیریت به مقدار قابل ملاحظه است. در سازند خانه‌زو كه از 270 متر سنگ‌های كربناته تشكیل شده است، در بین لایه‌های آهكی بلورهای پراكنده پیریت مشاهده می‌شود. سازند چمن‌بید هم كه از 1700 متر سنگ آهك ریز بلور و تناوبی از میان لایه‌های مارنی و شیلی تشكیل شده، در میان لایه‌های آرژیلی خود دارای كانی پیریت به مقدار فراوان است. این مشاهدات بر این موضوع حكایت دارد كه سنگ مادر گاز مخزن مزدوران، طبقات رسوبی عمیق‌تر است و ایجاد سولفید هیدروژن در حین تولید گاز رخ داده است و در حین مهاجرت گاز و قبل از به تله افتادن در مخزن مزدوران مقادیر متنابهی ار سولفید هیدروژن آن توسط لایه‌های حاوی اكسید آهن جذب شده و بصورت پیریت رسوب نموده است. در سازند مخزنی شوریجه كه از عمدتاً از لایه‌های ماسه سنگی و شیلی تشكیل شده وجود لایه‌های انیدریتی و ذرات پراكنده پیریت دیده می شود. وجود پیریت می‌تواند در اثر واكنش با سولفید هیدروژن رخ داده باشد. در مخازن ماسه‌سنگی و تخریبی میزان ترش‌شدگی معمولاً اندك می‌باشد. هرچند كه وجود منابع سولفات اعم از افقها یا ندولهای پراكنده انیدریت و یا سولفات محلول در مخازن كمابیش وجود دارد. اما شیرین بودن ویا كم بودن میزان حضور سولفید هیدروژن در این مخازن با خصوصیت دیگر این مخازن در ارتباط است و آن شیرین سازی گاز از طریق جذب سولفید هیدروژن و تشكیل سولفیدهای آهن است.

در حوضه رسوبی كپه‌داغ ایران دو مخزن كربناته مزدوران و مخزن ماسه‌سنگی شوریجه بترتیب در دو میدان خانگیران و گنبدلی در شرایط یكسانی از نظر عمق و دما قرار گرفته‌اند (عمق 3000 متری و دمای 126 درجه سانتیگراد). در صورتیكه مخزن مزدوران حاوی گاز ترش (با 4/3 درصد مولی سولفید هیدروژن) و مخزن شوریجه كاملاً شیرین و فاقد سولفید هیدروژن است. مطالعات پتروگرافی نشان می‌دهد كه مخزن شوریجه دارای لیتولوژی شیلی، رس‌سنگ قرمز رنگ و ماسه‌سنگهای قرمز حاوی اكسیدهای آهن می‌باشد. افقهای انیدریتی و ذرات پراكنده پیریت هم بطور جزئی درآن دیده می‌شود.
در فرایند احیاء ترموشیمیائی سولفات وجود سولفید هیدروژن و دی‌اكسیدكربن بعنوان كاتالیزور برای ادامه و پیشرفت واكنشها بسیار مهم است و نبود آنها از موانع سینتیكی ترش‌شدگی بشمار می‌رود. بنابراین نقش جذب كنندگی سولفید هیدروژن در مخازن تخریبی حاوی اكسیدهای آهن مانند مخزن شوریجه در حوضه كپه‌داغ ایران حائز اهمیت می‌باشد.
7-بررسی تركیب ایزوتوپی گاز
مقادیر ایزوتوپی گازهای با منشاء مختلف با یکدیگر متفاوت است و حتی گازهای دارای یک منشاء که در مراحل مختلف بلوغ از ماده آلی تولید می‌شوند از نظر ایزوتوپی با یکدیگراختلاف دارند و با افزایش بلوغ
ماده آلی گاز تولید شده از نظر ایزوتوپی سنگینتر می‌گردد. ترکیب ایزوتوپی متان در مخازن گاز طبیعی بطور متوسط از ‰25- تا‰ 95- تغییر می‌کند، ساختمان و نوع مواد آلی مولد گاز، مکانیسم تشکیل گاز، زمان و میزان بلوغ مواد آلی مولد گاز، میزان تأثیر مهاجرت و فرایندهای ثانویه ترموشیمیائی و تخریب میکروبی بر روی گاز از فاکتورهای اساسی در تعیین ترکیب ایزوتوپی گاز می‌باشد.
مقادیر ایزوتوپی كربن گاز متان در دالان بالائی و كنگان بطور میانگین ‰40- در هزار است كه این نسبت در دالان تحتانی به ‰29- می‌رسد (جدول3). موقعیت گازهای مخازن حوضه زاگرس بر اساس میزان ترکیب ایزوتوپی متان و نسبت فراوانی ترکیبات مختلف در دیاگرام برنارد ( شکل 7)، نشان می‌دهد که گازهای مورد مطالعه ترموژنیک بوده و غالبا از کروژنهای تیپ
II تولید شده اند.

همانطور كه در جدول3 ملاحظه می‌شود؛ بطور متوسط میزان فراوانی گاز متان در دالان فوقانی و کنگان حدود %87 و ترکیب ایزوتوپی آن بطور متوسط حدود ‰40 – می‌باشد. تركیب شیمیایی گاز موجود در مخزن كنگان مشابه مخزن گازی موجود در بخش فوقانی دالان است كه حاكی از یكسان بودن سنگ منشاء مولد گاز موجود در دالان فوقانی و سازند کنگان است. ولی آنچه كه در بخش تحتانی دالان دیده می‌شود از نظر تركیب شیمیایی و ایزوتوپی كاملاً متفاوت می‌باشد. از نظر ایزوتوپی متان بمیزان متوسط ‰10+ سنگینتر از متان موجود در دالان فوقانی و سازند گنگان است و دارای تركیب ایزوتوپی معادل ‰29- بوده و به همین نسبت مقادیر ایزوتوپی اتان و پروپان در مقایسه با دالان فوقانی و گنگان سنگینتر شده است
بر خلاف متان که ترکیب ایزوتوپی آن در بخش تحتانی سنگین تر شده، دی‌اكسید‌كربن موجود در دالان تحتانی بطور متوسط به میزان ‰10- سبكتراز دی اكسید كربن افقهای بالاتر است و میزان این گاز به همراه گازهای غیر هیدرو کربوری دیگر مانند, نیتروژن وسولفید هیدروژن در دالان تحتانی افزایش یافته است كه تمامی این شواهد حكایت از منشاء كاملا متفاوت برای گازهای موجود در سنگ مخزن دالان تحتانی و یا تأثیر فرایند ثانویه در این تفریق ایزوتوپی است. ارتباط نزدیكی بین مقادیر ایزوتوپی گاز متان وهمچنین همولوگهای سنگینتراز آن با میزان درجه تحول مواد آلی
RO) ( مولد گاز مربوطه وجود دارد. این ارتباط برای مواد آلی تیپ ساپروپلی و هومیک متفاوت است. ارتباط 13C1=14.81ogRo -41‰ و در موادd13C1-Ro درمواد آلی نوع دریایی برابر است با dبین 13C1=8.61ogRo -28‰ می‌باشد که علت اصلی اختلاف موجود برای گازهای باdآلی نوع خشکی  منشاء خشکی و دریایی مربوط به تفاوت مقادیر انرژی
اکتیواسیون تشکیل گاز از مواد آلی تیپ ساپروپلی و تیپ هومیک می‌باشد.

 


3

شنبه 21 فروردین 1389 11:43 ق.ظ

شکل7- موقعیت گازهای مخازن پرموتریاس جنوب ایران در دیاگرام طبقه بندی گازهای بر اساس 13C ودرصد فراوانی ترکیبات گازیdایزوتوپ گاز متان 1
متان-اتان و اتان–پروپان و ارتباط آنها با مقادیر
RO مواد آلی مولد گاز ترسیم شده است (شکل8)، نشان می‌دهد که گازهای موجود در سازند کنگان و دالان فوقانی میادین گازی جنوب ایران با توجه به مقادیر ایزوتوپی گاز از مواد آلی با RO معادل 1 تا% 1.3 حاصل شده است. این مقادیر امروزه در سازند دالان دیده می‌شود، بویژه در افقهای شیلی و همچنین افق تبخیری میانی که در بعضی از بخشهای آن آغشتگی بالایی به مواد آلی دیده می‌شود وTOC آن تا میزان %2 می‌باشد. لازم بذکر است امروزه مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که سنگهای تبخیری یکی ازمهمترین سنگهای مولد هیدروکربور بویژه گاز عمل می‌نمایند. به این ترتیب بر اساس نتایج بدست آمده سازند دالان نه تنها به عنوان سنگ مخزن بلکه افقهای حاوی مواد آلی در آن به عنوان سنگ منشاء برای گاز موجود در سازند کنگان و دالان فوقانی عمل کرده است. داده‌های ایزوتوپی گاز موجود در بخش زیرین دالان اختلاف زیادی با گازهای فوقانی نشان می‌دهد. همانطور که در شکل8 دیده می‌شود گازهای مربوط به بخش زیرین دالان با توجه به میزان ترکیب ایزوتوپی گاز متان و اتان از سنگ منشاء با مقادیر RO >2 که در اعماق بیشتر قرار گرفته حاصل شده است.

شکل8 ارتباط بین مقادیر ایزوتوپی متان-اتان (A)، اتان-پروپان (B) با مقادیرانعکاس ویترینایت مواد آلی مولد گاز(اقتباس از ویتی کار و فابر).
همانطور که در شکل9 مربوط به تاریخچه تدفین رسوبات منطقه دیده می‌شود رسوبات اردوسین- سیلورین موجود در منطقه منطبق با این مقادیر از
Ro هستند و با توجه به اینکه با افزایش میزان بلوغ مواد آلی گازهای تولید شده از نظر ایزوتوپی سنگینتر می‌شوند می‌توان انتظار داشت که 13C= -dاین رسوبات توانسته باشند بطور متوسط متانی با مقادیر ایزوتوپی حدود ‰29  تولید کرده باشند، که این مقدار امروزه در متان موجود در بخش تحتانی دالان دیده می‌شود. سنگینتر شدن مقادیر ایزوتوپی ترکیبات گازی می‌تواند به علل مختلف از جمله تولید شدن در مراحل انتهایی کاتاژنز و یا تأثیر فرایندهای ثانویه‌ای مانند احیاء ترموشیمیایی سولفاتها (( TSR باشد. فرایند احیاء ترموشیمیایی سولفات به طور گسترده در مخازن کربناته - تبخیری که در اعماق زیاد قرار گرفته اند، دیده می‌شود در نتیجه واکنش دی‌اكسیدكربن با ترکیب ایزوتوپی سبک بهمراه سولفید هیدروژن تولید می‌شود و انیدریت توسط کلسیت بطور بخشی جانشین می‌گردد. دلیل سبک بودن مقادیر ایزوتوپی گاز دی‌اكسیدكربن حاصل از واکنش، این است که این گاز حاصل واکنش ترکیبات هیدروکربوری مانند متان با انیدریت است و متان که خود از نظر ایزوتوپی سبک بوده می‌تواند دی‌اکسیدکربن با مقادیر ایزوتوپی سبکتراز دی‌اکسیدکربن تولید شده از ماده آلی در طی فریند دی‌کربوکسیلشن تولید نماید. نکته دیگری که در این واکنش دیده می‌شود این است که از بین ترکیبات گازی مانند متان که وارد واکنش می‌شود، آن بخش از متان ابتدا مصرف می‌شود که از نظر ایزوتوپی سبکتر است چون مولكولهای متان حاوی ایزوتوپ سنگین كربن دارای پیوندهای محكمتری بین كربن و هیدروژن هستند و نیاز به كسب انرژی بیشتری برای واپاشی دارند. نتیجه این واکنش در نهایت سبب کاهش درصد متان از یک طرف و همچنین سنگینتر شدن متان باقی مانده از طرف دیگر می‌گردد.

شكل9- تاریخچه تدفین رسوبات در جنوب ایران.
تحتانی دالان نسبت به دی اكسید كربن افقهای فوقانی‌تر و کاهش درصد متان و سنگینتر بودن مقادیر ایزوتوپی این گاز از متان افقهای فوقانی وافزایش درصد گاز سولفید هیدروژن در دالان تحتانی به طور حتم می‌توان وقوع این واکنش را در دالان تحتانی تأیید نمود. بنابراین فرایند احیاء ترموشیمیایی سولفاتها را به همراه وجود یک سنگ مادر قدیمتر برای گازهای موجود در بخش تحتانی دالان پیشنهاد می‌گردد
8-بررسی ژئوشیمیایی كاندنسیت
بررسی بیوماركرهای سولفوردار مانند تیاآدامانتین (
Thiaadamantan) كه نشانگر احیاء ترموشیمیایی درجه حرارت پایین سولفات است(پایین تر از 100 درجه سانتی گراد)، می‌تواند در شناخت منشاء مقادیر اندك سولفید هیدروژن در مخازن گاز-كاندنسیت مفید باشد. این ماركر به مقدار اندك در میعانات گازی مخزن شوریجه دیده می‌شود وجود مقادیر جزئی این تركیب (159/0 درصد وزنی) در مخزن شوریجه كه فاقد سولفید هیدروژن در فاز گازی است، نشان می‌دهد كه در این مخزن شرایط ایجاد سولفید هیدروژن در نتیجه فرایند احیاء ترموشیمیایی سولفات در میان لایه های آهكی و انیدریتی موجود بوده است اما نقش جذب كنندگی سولفید هیدروژن توسط اكسیدهای آهن مخزن باعث شیرین سازی گاز مخزن و عدم پیشرفت فرایندهای تولید سولفید هیدروژن شده است. از دیگر تركیبات بیوماركری كه در نمونه‌های مورد مطالعه دیده می‌شود می‌توان به پریستان (تترامتیل‌پنتادكان، C19H40) و فیتان (تترامتیل‌هگزادكان، C20H42) اشاره نمود. این دو تركیب از جمله تركیبات خطی و غیرحلقوی شاخه دار هیدروكربوری بوده و واحد ساختمانی آنها مانند دیگر تركیبات بیوماركری ایزوپرن می‌باشد. منشاء این تركیبات شاخه جانبی كلروفیل است. نسبت پریستان به فیتان بعنوان شاخص شرایط محیطی استفاده می‌شود. بطوریكه افزایش این نسبت نشاندهنده‌ محیط اكسیدی (قاره‌ای و دریاچه‌ای) و كاهش آن محیط احیائی (دریائی) را نشان می‌دهد. شكل 10 نمودار نسبت Pr/nC17 و Ph/nC18 میعانات گازی میادین مورد مطالعه را نشان می‌دهد. بر اساس این نمودار، محیط رسوبی مواد آلی منشاء این گاز مخازن مورد مطالعه، محیطی احیایی بوده و كروژنهای مولد گاز این مخازن از تیپ II می‌باشند هرچند در مورد میدان سراجه قم محیط رسوبی حدواسط بوده و تیپ كروژن سنگ مادر آن اختلاطی از كروژنهای تیپ II و III می‌باشد.

شكل10 - نمودار نسبت Pr/nC17 به Ph/nC18 میعانات گازی میادین گازی مورد مطالعه ایران
9-بررسی بلوغ میعانات گازی
ارتباط مستقیمی بین غلظت ایزواكتانها، سیكلو پارافین‌ها، بنزن و تولوئن و تغییرات آنها با بلوغ مواد آلی وجود دارد. در این رابطه پارامتری ارائه شده كه به اختصار
SAI یا شاخص پارامتری اشباع-آروماتیك نامیده می‌شود (Saturated-Aromatic Index) و بر اساس داده‌های آنالیز گاز-كروماتوگرافی بدست می‌آید. SAI بصورت درصدی از نسبت مجموع تولوئن و بنزن به مجموع ایزوالكان و نفتن قبل از اكتان موجود در تركیبات میعانات گازی در دمای زیرoC 130 است كه بصورت فرمول زیر قابل محاسبه است .

افزایش بلوغ و Ro با افزایش مقادیر SAI همراه است و می‌تواند از میعانات گازی‌ نابالغ با 2= SAI شروع و تا میعانات گازی‌ بالغ با 30> SAI تغییر كند. همچنین افزایش شاخص SAI با افزایش اندیس PI (پارافین اندیكس) توأم است. این مسئله بدین دلیل است كه با افزایش بلوغ حرارتی، اكثر تركیبات ایزوالكان و نفتنی به تركیبات مشابه نرمال الكان تبدیل شده و از طرفی هم بیشتر تركیبات منو سیكلو-آروماتیك‌ها هم به بنزن و تولوئن تحول می‌یابند. در درجه بلوغ خیلی بالا حتی اكثر ایزوآلكانها و نفتن‌ها به تركیبات منو سیكلو-آروماتیك و سپس به بنزن و تولوئن تحول می‌یابند . نمودارهای شكل 11 با توجه به داده‌های این جدول تهیه شده‌اند. همانطور كه مشاهده می‌شود، افزایش شاخص SAI عموماً با افزایش سولفید هیدروژن همراه است اما رابطه آنها بصورت خطی نیست. این موضوع را می‌توان چنین توجیه كرد كه فرایند ترموشیمیایی سولفات بیش از كراكینگ مواد آلی سولفوردار در افزایش ترش‌شدگی مؤثر بوده ‌است. بدین صورت كه افزایش دمای مخزن بیش از افزایش بلوغ حرارتی میعانات گازی باعث پیشرفت فرایند ترش‌شدگی گاز مخزن گردیده است.

شكل11-نمودار ارتباط میزان بلوغ میعانات گازی و میزان سولفید هیدروژن در گاز میادین مورد مطالعه. غلظت سولفید هیدروژن درنمودار (الف) بصورت خطی و در نمودار (ب) بصورت لگاریتمی
موقعیت میعانات گازی میادین مورد مطالعه در نمودار تامسون ترسیم شده است (شكل12). این نمودار میزان بلوغ حرارتی، تفریق تبخیری (
Evaporative fractionation)، اثرات آبشویی (Water washing) و دگرسانی زیستی (Biodegration) را بر میعانات گازی مشخص می‌كند . چنانچه در نمودار تامسون ملاحظه می‌شود. مخازن گازی حوضه زاگرس و ایران مركزی دارای بلوغ كمتری نسبت به مخازن كپه داغ هستند. بر اساس این نمودار، میادین مورد مطالعه به سه گروه قابل تقسیم هستند. گروه اول با PI=0.7-0.8 كمترین بلوغ را دارند و شامل میادین گورزین، سراجه قم، تابناك و كنگان می‌باشند. میزان سولفید هیدروژن در این میادین از صفر تا ppm 54 متغیر است. گروه دوم شامل میادین آغار، سرخون و نار بوده و با PI=1-1.3 بلوغ بیشتری نسبت به میادین قبلی از خود نشان می‌دهند. میزان سولفید هیدروژن در این میادین بین ppm 100تا ppm 280 می‌باشد. اما میعانات گازی مخازن كپه‌داغ بلوغ بالاتری را نشان می‌دهند. نكته جالبتری كه قابل تأمل است اینست كه بلوغ میعانات گازی مخزن شوریجه بیشتر از مزدوران بوده و در عوض اثرات آبشویی بر روی میعانات گازی شوریجه بیشتر است. این اختلاف با توجه به ترش بودن مخزن مزدوران و شیرین بودن مخزن شوریجه، می‌تواند بدلیل عملكرد فرایند احیاء ترموشیمیایی سولفات در مخزن مزدوران باشد زیرا با پیشرفت این فرایند، تركیبات پارافینی بیش از تركیبات آروماتیكی به مصرف می‌رسند.در این نمودار اثرات دگرسانی زیستی روی میعانات گازی میادین مورد مطالعه دیده نمی‌شود. تفریق تبخیری (Evaporative fractionation) هم تنها در میادین حوضه زاگرس تا حدودی دیده می‌شود و حاكی از آنست كه نشت هیدروكربن از مخازن از طریق گسل به سطح و یا طبقات سنگی فوقانی با شدت كم رخ داده است.

شكل12 موقعیت میعانات گازی میادین مورد مطالعه ایران در نمودار تامسون.

11-نتیجه‌گیری

1-مطالعه منشاء سولفید هیدروژن در مخازن گاز ترش پرموتریاس دالان و كنگان در جنوب ایران و مزدوران در شمال شرق كشور، با استفاده از داده‌های ایزوتوپی و ژئوشیمیائی نشان می‌دهد كه فرآیند غالب در ایجاد ترش‌شدگی احیاء ترموشیمیائی سولفات است.مهمترین شواهد این فرایند عبارتند از:

-ناچیز بودن میزان سولفید هیدروژن در مخازنی كه در درجه دمایی كمتر از 100 درجه سانتیگراد قرار دارند.
-افزایش میزان سولفید هیدروژن و كاهش درصد متان مخازن با افزایش عمق
-سبکتر شدن تركیب ایزوتوپی 13
دی‌اكسیدكربن و سنگینتر شدن تركیب ایزوتوپی متان و همولوگهای آن با افزایش عمق مخزن گازی
-افزایش غلظت تیولها و تیوفنها در میعانات گازی همراه با افزایش ترش‌شدگی.
-كاهش درصد تركیبات پارافینی با افزایش غلظت سولفید هیدروژن. سبكتر بودن تركیب ایزوتوپی كربن
δ13C اتان نسبت به متان با افزایش ترش‌شدگی.

2-در مخازن گازی شمال شرق ایران، فرایند احیاء ترموشیمیایی سولفات به گونه‌ای دیگر عمل نموده، بطوریكه واكنش سولفات محلول در آب سازندی با مواد آلی موجود در سنگ مادر عمیق در حین تولید گاز هیدروكربوری، باعث ایجاد سولفید هیدروژن شده، هرچند كه جذب سولفید هیدروژن توسط افق‌‌های حاوی اكسید آهن و تشكیل پیریت باعث شیرین سازی گاز مخصوصاً در مخزن ماسه سنگی شوریجه گردیده است.
3- در برخی از مخازن گازی جنوب ایران از جمله میدان سرخون كه در سالهای اول تولید، فاقد سولفید هیدروژن در گاز مخزن بوده‌، بتدریج میزان سولفید هیدروژن افزایش یافته است. مهاجرت گازهای ترش از مخازن عمیقتر توسط گسلهای ارتباط دهنده، می‌تواند عامل این پدیده باشد.
4-وجود مقادیر جزئی ماركر تیاآدامانتان درمیعانات گازی مخزن شوریجه میدان گنبدلی كه فاقد سولفید هیدروژن است، نشان می‌دهد كه با توجه به شرایط دمایی فرایند احیاء ترموشیمیایی سولفات فعال بوده اما نقش جذب‌كنندگی سولفید هیدروژن توسط اكسیدهای آهن مخزن در شیرین‌سازی گاز و عدم پیشرفت واكنشهای تولید سولفید هیدروژن مؤثر بوده است.
5-وجود افقهای شیلی و تخریبی غنی از كانیهای آهندار در مخازن گازی در جذب سولفید هیدروژن و شیرین سازی گاز برخی میدان مانند گنبدلی در حوضه كپه داغ و سراجه قم در حوضه ایران مركزی و كنگان و دالان فوقانی مؤثر بوده است.
6-در مخازن دالان تحتانی افزایش ترش‌شدگی در اثر فرایند احیاء ترموشیمیائی سولفات با تبدیل انیدریت به كلسیت و كاهش
pH محیط به موازات فرایند دولومیتی شدن در افزایش تخلخل تأثیر مثبتی داشته است.
8-مطالعه میعانات گازی مخازن گازی ایران نشان می‌دهد، افزایش بلوغ حرارتی این تركیبات همراه با افزایش میزان سولفید هیدروژن در گاز مخزن و تركیبات هیدروكربوری سولفوردار در میعانات گازی است كه نشان دهنده نقش درجه حرارت مخزن در پیشرفت فرایند احیاء ترموشیمیایی سولفات و ترش‌شدگی گاز مخزن می‌باشد.

 



آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :