Abstract Compound-specific S isotope analysis (CSSIA) of volatile organic sulfur compounds (VOSC) in petroleum gases was applied for the first time to two natural gas samples from the Triassic section of the Alberta Basin in Canada. For comparison, CSSIA was conducted for five condensate samples from adjacent wells. The analysis of VOSC in the gas samples revealed similarity in the sulfur isotope composition for thiols, sulfides, and H2S suggesting an isotopic equilibrium during the reaction between H2S and hydrocarbons in the reservoir. In contrast, one of the gas samples contained alkyl thiophenes with distinct δ34S values that suggest a different source, probably from oil or bitumen. The molecular and isotopic analysis of condensates revealed several phases of thiol interaction with H2S bearing similar δ34S as the H2S in Gas A and B. Thermally stable OSC such as alkyl-, benzo- and dibenzothiophenes of all condensate samples kept their previous δ34S values and not the ones expected in isotopic equilibrium, indicating a recent migration of H2S to the reservoirs. The δ34S of the H2S reacting with the gas and condensate samples is isotopically similar to H2S which could have generated during complete microbial or thermochemical sulfate reduction of the Charlie Lake anhydrite in the Triassic section, therefore making this process the likely source of the H2S. This study demonstrates the potential of sulfur isotope analysis of VOSC to interpret origin, migration pathways and provide a relative time frame for in-reservoir processes impacting present day natural gas properties.

中文翻译：

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加拿大艾伯塔省天然气和凝析油中挥发性化合物的分子和硫同位素分布

摘要 石油气中挥发性有机硫化合物 (VOSC) 的化合物特异性 S 同位素分析 (CSSIA) 首次应用于加拿大阿尔伯塔盆地三叠系剖面的两个天然气样品。为了比较，对来自相邻井的五个凝析油样品进行了 CSSIA。对气体样品中 VOSC 的分析揭示了硫醇、硫化物和 H2S 的硫同位素组成的相似性，表明在储层中 H2S 和碳氢化合物之间的反应过程中存在同位素平衡。相比之下，其中一个气体样品包含具有不同 δ34S 值的烷基噻吩，表明其来源不同，可能来自石油或沥青。缩合物的分子和同位素分析揭示了硫醇与 H2S 相互作用的几个阶段，其 δ34S 与气体 A 和 B 中的 H2S 相似。热稳定的 OSC，如所有凝析油样品的烷基-、苯并-和二苯并噻吩保持其先前的 δ34S 值，而不是同位素平衡中预期的值，表明 H2S 最近迁移到储层。与气体和冷凝物样品反应的 H2S 的 δ34S 在同位素上类似于 H2S，后者可能在三叠纪部分查理湖硬石膏的完全微生物或热化学硫酸盐还原过程中产生，因此使该过程成为 H2S 的可能来源。这项研究证明了 VOSC 的硫同位素分析在解释起源、迁移路径方面的潜力，并为影响当今天然气性质的储层过程提供了相对时间框架。所有凝析油样品的苯并噻吩和二苯并噻吩保持其先前的 δ34S 值，而不是同位素平衡中预期的值，表明最近 H2S 迁移到储层。与气体和冷凝物样品反应的 H2S 的 δ34S 在同位素上类似于 H2S，后者可能在三叠纪部分查理湖硬石膏的完全微生物或热化学硫酸盐还原过程中产生，因此使该过程成为 H2S 的可能来源。这项研究证明了 VOSC 的硫同位素分析在解释起源、迁移路径方面的潜力，并为影响当今天然气性质的储层过程提供了相对时间框架。所有凝析油样品的苯并噻吩和二苯并噻吩保持其先前的 δ34S 值，而不是同位素平衡中预期的值，表明最近 H2S 迁移到储层。与气体和冷凝物样品反应的 H2S 的 δ34S 在同位素上类似于 H2S，后者可能在三叠纪部分查理湖硬石膏的完全微生物或热化学硫酸盐还原过程中产生，因此使该过程成为 H2S 的可能来源。这项研究证明了 VOSC 的硫同位素分析在解释起源、迁移路径方面的潜力，并为影响当今天然气性质的储层过程提供了相对时间框架。与气体和冷凝物样品反应的 H2S 的 δ34S 在同位素上类似于 H2S，后者可能在三叠纪部分查理湖硬石膏的完全微生物或热化学硫酸盐还原过程中产生，因此使该过程成为 H2S 的可能来源。这项研究证明了 VOSC 的硫同位素分析在解释起源、迁移路径方面的潜力，并为影响当今天然气性质的储层过程提供了相对时间框架。与气体和冷凝物样品反应的 H2S 的 δ34S 在同位素上类似于 H2S，后者可能在三叠纪部分查理湖硬石膏的完全微生物或热化学硫酸盐还原过程中产生，因此使该过程成为 H2S 的可能来源。这项研究证明了 VOSC 的硫同位素分析在解释起源、迁移路径方面的潜力，并为影响当今天然气性质的储层过程提供了相对时间框架。