硫化氫(H2S)具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，是一種劇毒的危害性氣體，其對(duì)鉆具、集輸管線等都具有極強(qiáng)的腐蝕作用，它的存在增加了油氣鉆探開(kāi)發(fā)成本、技術(shù)難度和安全風(fēng)險(xiǎn)。不少盆地的鉆井中均檢測(cè)到H2S氣體，給后期的開(kāi)發(fā)帶來(lái)很大困難。分析天然氣中H2S含量與同位素組成特征，理清H2S成因及分布規(guī)律是當(dāng)前油氣勘探開(kāi)發(fā)面臨的重要問(wèn)題。同時(shí)，硫元素的含量和同位素的檢測(cè)在油氣源對(duì)比、深部地層有機(jī)—無(wú)機(jī)相互作用中也發(fā)揮著重要的作用。

目前，傳統(tǒng)方法是將H2S含量與硫同位素分析分開(kāi)進(jìn)行。這些傳統(tǒng)的分析方法，大都需要將H2S轉(zhuǎn)化為固態(tài)硫化物，涉及到多步化學(xué)反應(yīng)，安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)高，對(duì)儀器損害大。天然氣中H2S含量與硫同位素在線聯(lián)測(cè)技術(shù)采用一步化學(xué)法在現(xiàn)有元素儀—同位素質(zhì)譜儀聯(lián)機(jī)的基礎(chǔ)上，將含硫氣體樣品通入醋酸銀溶液一步生成Ag2S固定沉淀物，再送入質(zhì)譜儀中進(jìn)行硫同位素組成信息的檢測(cè)。同時(shí)，通過(guò)與已知分子量的國(guó)際/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)—純含硫化合物同位素組成的信號(hào)對(duì)比，進(jìn)而計(jì)算出待測(cè)氣體中H2S的濃度(圖1)。

圖1 含H2S天然氣在線聯(lián)測(cè)技術(shù)工作流程

該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與指標(biāo)為：①避免了大量的化學(xué)前處理的流程，實(shí)驗(yàn)過(guò)程更加安全、環(huán)保；②有效解決了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)混合氣體樣品中H2S濃度的定量檢測(cè)效果不佳的難題，實(shí)現(xiàn)了同位素質(zhì)譜儀測(cè)定H2S組分(尤其是微痕量)的準(zhǔn)確定量；③一次測(cè)試同時(shí)獲得H2S組分及硫同位素信息，大大提高了工作效率。

該技術(shù)已成功應(yīng)用于鄂爾多斯盆地大牛地和富縣地區(qū)含硫天然氣成因及分布規(guī)律的研究。聯(lián)測(cè)技術(shù)的實(shí)施，一方面可解決油田上針對(duì)含硫天然氣勘探開(kāi)發(fā)所面臨的迫切問(wèn)題；同時(shí)，將滿足硫含量和同位素在油氣源對(duì)比、深部地層有機(jī)—無(wú)機(jī)相互作用中的巨大檢測(cè)需求，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

(王萍)