Genesis of hydrogen sulfide in carbonate reservoirs

• Autorzy: Matyasik I. , Spunda K. , Kania M. , Wencel K.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2018.09.01

Warianty tytułu

PL

Geneza siarkowodoru w węglanowych skałach zbiornikowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the problem of hydrogen sulfide (H2S) occurring in hydrocarbon deposits and copper mines. The presence of this gas is an immense problem due to the necessity of removing it from liquid and gaseous deposits, threat to miner’s life, a negative impact on the equipment and the need of its utilization. The authors try to determine the origin of hydrogen sulfide in sedimentary basins on the basis of literature data concerning Polish and foreign deposits. The main processes of hydrogen sulfide formation are bacterial sulfate reduction (BSR) and thermochemical sulfate reduction (TSR). Because of similar products of these reactions, the unequivocal identification of the process of hydrogen sulfide formation is a difficult problem to solve. It is necessary to use additional geological and geochemical indicators to identify the origin of this gas. In this article Polish and foreign deposits with documented symptoms of the presence of hydrogen sulfide are compared. In addition, major mechanisms of H2S generation and criteria necessary for the occurrence of BSR and TSR processes are presented. The knowledge gained is essential at the stage of planning the exploitation of the reservoirs in order to predict the hydrogen sulfide presence.

PL

W artykule poruszony został problem występowania siarkowodoru w złożach węglowodorów oraz rud miedzi. Obecność tego gazu jest dużym problemem ze względu na konieczność jego usunięcia z ciekłych i gazowych kopalin, zagrożenia życia górników prowadzących eksploatację w kopalniach, negatywny wpływ na urządzenia oraz konieczności jego zagospodarowania. Autorzy wskazują na genezę siarkowodoru w basenach sedymentacyjnych, na podstawie danych literaturowych dotyczących złóż polskich i światowych. Jako główne procesy powstawania H2S przyjmuje się bakteryjną redukcję siarczanów (BRS), a także termochemiczną redukcję siarczanów (TRS). Ze względu na jednakowe produkty tych reakcji, jednoznaczne określenie procesu powstania siarkowodoru jest problemem trudnym do rozwiązania. Niezbędne jest zastosowanie dodatkowych wskaźników geologicznych i geochemicznych w celu określenia genezy tego gazu. W prezentowanej pracy zestawiono krajowe i zagraniczne złoża w których odnotowano przejawy obecności siarkowodoru. Ponadto przedstawiono główne mechanizmy jego powstawania oraz kryteria które muszą zostać spełnione aby zaistniał proces BRS lub TRS. Zdobyta wiedza jest niezbędna na etapie planowania eksploatacji złóż celem przewidzenia możliwości wystąpienia siarkowodoru.

Słowa kluczowe

EN

hydrogen sulfide; bacterial sulfate reduction; thermochemical sulfate reduction; main dolomite

PL

siarkowodór; bakteryjna redukcja siarczanów; termochemiczna redukcja siarczanów; dolomit główny

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 74, nr 9
• Strony: 627--635
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Matyasik I.

• Oil and Gas Institute – National Research Institute, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Spunda K.

• Oil and Gas Institute – National Research Institute, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Kania M.

• Oil and Gas Institute – National Research Institute, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

autor

Wencel K.

• Jagiellonian University, ul. Gołebia 24, 31-007 Kraków

Bibliografia

• [1] Cai C., Worden R.H., Bottrell S.H., Wang L., Yang Chanchun: Thermochemical sulphate reduction and the generation of hydrogen sulphide and thiols (mercaptans) in Triassic carbonate reservoirs from the Sichuan Basin, China. Chemical Geology 2003, vol. 202, pp. 39–57.
• [2] Dakhanova M.V., Gurieva S.M., Shkutnik E.N.: On the Distribution of Hydrogen Sulphide in the Carbonate Oil and Gas Fields of the Russian Platform. In Spencer A. M. (Ed.), Generation, Accumulation, and Production of Europe’s Hydrocarbons, Special Publication of The European Association of Petroleum Geoscientists. Springer–Verlag Berlin Heidelberg 1993, pp. 337–342.
• [3] Goldstein T.P., Aizenshtat Z.: Thermochemical sulfate reduction a review. Journal of Thermal Analysis, 1994, vol. 42, pp. 241–290.
• [4] Grant W.D., Long P.E.: Microbial Transformations of Other Elements. In: Environmental Microbiology. Tertiary Level Biology, Springer Boston 1981, pp. 147–177.
• [5] Hutzinger O.: The Handbook of Environmental Chemistry. The Natural Environment and the Biogeochemical Cycles. Springer–Verlag Berlin Heidelberg 1985, vol. 1. Part D.
• [6] Janiga M., Kania M.: Degazacja próbek skał – ocena ilościowa i jakościowa gazu resztkowego. Nafta-Gaz, 2014, vol. 1, pp. 8–12.
• [7] Kania M.: Zależność pomiędzy wykształceniem litofacjalnym a ilością i składem molekularnym gazów pochodzących z degazacji rdzeni skalnych. Praca statutowa INiG, Kraków 2017, numer zlecenia: 33/SG/17, numer archiwalny: SG 4100/20/17.
• [8] Karnkowski P.: Złoża gazu ziemnego i ropy naftowej w Polsce. Towarzystwo Geosynoptyków „Geos” AGH, Kraków 1993.
• [9] Kijewski P., Czechowski F., Raczyński P.: Związki siarkowe w anhydrycie bitumicznym z OG „Sieroszowice” w świetle badań petrograficznych i geochemicznych. CUPRUM – Czasopismo Naukowo-Techniczne Górnictwa Rud, 2014, vol. 71, no. 2, pp. 17–42.
• [10] Kijewski P., Kubiak J., Gola S.: Siarkowodór – nowe zagrożenie w górnictwie rud miedzi. Zeszyty Nauk. IGSME PAN, Kraków 2012, vol. 83, pp. 83–95.
• [11] Kotarba M.J., Bilkiewicz E., Hałas S.: Mechanism of generation of hydrogen sulphide, carbon dioxide and hydrocarbon gases from selected petroleum fields of the Zechstein Main Dolomite carbonates of the western part of Polish Southern Permian Basin: isotopic and geological approach. Journal of Petroleum Science and Engineering 2017, vol. 157, pp. 380–391.
• [12] Liu D., Xiao X., Xiong Y., Geng A., Tian Hui, Peng P., Shen J., Wang Y.: Origin of sulphur – bearing immiscible inclusions and H2S in oolite gas reservoir, Eastern Sichuan. Science in China. Series D Earth Sciences 2006, vol. 49 no. 3, pp. 242–257.
• [13] Liu W., Tenger, Zhang Z., Luo H., Zhang D., Wang J., Li L., Gao B., Lu L., Zhao H.: An isotope study of the accumulation mechanisms of high – sulphur gas from the Sichuan Basin, southwestern China. Science China Earth Sciences 2016, vol. 59, pp. 2142–2154.
• [14] Littke R., Bayer U., Gajewski D., Nelskamp S. (Eds.): Dynamics of Complex Intracontinental Basins. The Central European Basin System. Springer–Verlag Berlin Heidenberg 2008.
• [15] Machel, H.G.: Bacterial and thermochemical sulfate reduction in diagenetic settings: old and new insights. Sedimentary Geology, 2001, vol. 140, pp. 143–175.
• [16] Machel, H.G., Krouse, H.R., Sassen, R.: Products and distinguishing criteria of bacterial and thermochemical sulfate reduction. Applied Geochemistry 1995, vol. 8, pp. 373–389.
• [17] Parker A., Sellwood B.W. (Eds): Quantitative Diagenesis: Recent Developments and Applications to Reservoir Geology. Postgraduate Research Institute for Sedimentology, University of Reading, U.K., Springer – Science + Business Media, B.V. Dordrecht 1994, pp. 286.
• [18] Sassen, R.: Geochemical and carbon isotopic studies of crude oil destruction, bitumen precipitation and sulfate reduction in the deep Smackover Formation. Organic Geochemistry 1988, vol. 12, pp. 351–361.
• [19] Tissot B.P., Welte D.H.: Petroleum Formation and Occurrence. A new Approach to Oil and Gas Exploration. Springer–Verlag Berlin-Heidelberg-New York-Tokyo 1984.
• [20] Videtich P.E.: Dolomitization and H2S generation in the Permian Khuff Formation, Offshore Dubai, U.A.E. Carbonates and Evaporates 1994, vol. 9, no. 1, pp. 45–57.
• [21] Wagner R.: Stratigraphy and evolution of the Zechstein basin in the Polish Lowland. Pr. Państw. Inst. Geol. 1994, vol. 146, pp. 1–71.
• [22] Zhu G., Zhang S., Huang H., Liang Y., Meng S., Li Y.: Gas genetic type and origin of hydrogen sulfide in the Zhongba gas field of the western Sichuan Basin, China. Applied Geochemistry 2011, vol. 26, pp. 1261–1273.
• [23] Zhu G., Zhang S., Liang Y.: The controlling factors and distribution prediction of H2S formation in marine carbonate gas reservoir, China. Chinese Science Bulletin 2007, vol. 52, Springer, pp. 150–163.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).