碳酸盐矿物随埋深增加的溶蚀响应机制及其储层意义

以化学热力学为基础, 利用数值模拟方法, 研究不同埋深情况下碳酸盐矿物方解石(CaCO₃)和白云 石(CaMg(CO₃)₂)在含CO₂流体及含H₂S流体中的溶蚀响应机制。模拟结果表明, 在流体系统不发生改变的前提下, 随着埋深的增加, 相同条件下方解石的溶蚀量始终大于白云石。同时, 除温度、压力、酸性气体分压、流体成分之外, 封闭在溶蚀体系中的气体总量是影响碳酸盐矿物溶蚀的另一重要因素。当封闭气体总量相对较高时, 随着深度的增加, 这两种矿物的溶蚀量表现为先增大后减少, 此时白云石中溶蚀孔隙比方解石更为发育; 当气体总量较低时, 两种矿物的溶蚀量曲线单调性减少。     

柴西下干柴沟组咸化湖盆碳酸盐岩溶蚀模拟试验

为研究地层条件下有机酸对湖相碳酸盐岩基质微孔的改造作用及咸化环境沉积盐类矿物溶蚀对碳酸盐岩储层的影响,以柴达木盆地西部地区下干柴沟组湖相碳酸盐岩为例,采用高温高压模拟、扫描电镜及离子浓度测试等试验手段,依据岩心样品溶蚀模拟过程中矿物组分、物性、孔隙特征及反应液离子浓度的变化对咸化湖盆碳酸盐岩在有机酸作用下的溶蚀规律及控制因素进行研究。结果表明：酸性流体作用后碳酸盐岩样品物性均有一定改善,其渗透率增长明显;溶蚀过程中低温条件下发生与碳酸盐共生的石膏、芒硝及长石的溶解,方解石较白云石容易发生溶解,碳酸盐的溶解程度随温度升高具有先增强、后减弱的特点,存在“溶蚀窗”,相对封闭条件下,石膏等盐类矿物溶解产生同离子效应抑制碳酸盐的溶解;温度和水岩比是控制碳酸盐溶解的关键因素,水岩比决定发生反应的体系,不同体系下温度对溶蚀强度影响存在差异,低水岩比情况下温度升高碳酸盐趋于沉淀,中等水岩比情况下溶解强度随着温度升高先增强、后减弱,较高水岩比情况下温度升高利于碳酸盐溶蚀。     

碳酸盐岩H2S 平衡体系原位溶蚀模拟实验及其地质意义

利用自主组装的水热金刚石压腔设备, 结合激光拉曼光谱, 原位连续观察封闭条件下碳酸盐岩与H2S 溶液反应的升温(室温→230℃)和降温(230℃→室温)过程。实验结果表明, 从室温升温至140℃, 碳酸盐岩矿物大量沉淀, 继续升温至230℃, 沉淀较少。随着温度、压力的升高, 碳酸盐岩整体趋于沉淀, 且白云石比方解石、白云岩比灰岩更稳定。随着温度、压力的降低, 碳酸盐岩少量溶蚀。根据实验结果推测, 在深部封闭条件下, 随着埋深增加, 碳酸盐岩整体趋于胶结, 原始孔隙度较好的储层经过快速封闭埋藏及缓慢抬升, 有利于形成优质储层。断裂、岩浆热液等活动可能打破封闭体系, 其改造作用需进一步研究。     

CO_2化学刺激剂对增强地热系统热储层的改造作用

基于松辽盆地徐家围子地区大庆油田钻井的地球物理和地球化学参数,建立反应性溶质运移模型,模拟CO2化学刺激剂对热储层渗透性的改造作用,分析不同地层压力、温度下的刺激效果,并讨论注入水的化学成分对刺激效果的影响。研究结果表明:孔隙度的增加主要源于原生碳酸盐矿物的溶蚀;通过高温高压反应釜模拟不同温度、压力、水化学条件下CO2化学刺激剂与方解石(主要碳酸盐矿物)的化学反应,实验结果反映出的碳酸盐矿物溶蚀规律与数值模拟结果基本一致。     

CO2-水-方解石相互作用后岩石表观形貌及渗透率变化特征

将CO_2注入地下油藏用于驱替原油是减少温室气体的排放及提高原油采收率的一种有效方法。CO_2注入地层后会与地层流体和岩石发生反应,其中岩石组成中的碳酸盐矿物极易与CO_2和水发生反应导致储层岩石物性发生改变。论文以方解石为代表样品,采用X射线衍射仪(XRD),电诱导双等离子体原子排放光谱测定仪(ICP-AES),扫描电镜(SEM)及在5 MPa压力下填砂模型的试验方法进行评价,分别考察了方解石的矿物学性质、CO_2-水-方解石反应前后方解石的表面物性、反应前后溶液的离子浓度变化及方解石填砂模型与CO_2、水反应后渗透率的变化。实验结果表明,与CO_2和水反应后,方解石出现溶蚀现象;反应压力增加,方解石溶蚀现象增加,反应后溶液中Ca~(2+)、HCO_3~-浓度增加;反应温度增加,方解石溶蚀现象增加,反应后溶液中Ca~(2+)、HCO_3~-浓度先增加,后降低;与CO_2和水反应后的方解石/石英砂填砂模型水测渗透率增加。     

乙酸溶蚀方解石影响因素探究及特征分析

碳酸盐岩储层是全球油气主要储集体,对油气储层的开发有十分重要的意义。通过对典型碳酸盐在不同条件下的溶蚀实验,厘清其溶蚀控制因素以及热力学与动力学关系,进而探讨其发育机理。为此,以高纯度方解石为研究对象,在不同温度、矿化度、离子类型以及p H条件下进行方解石溶蚀模拟实验,通过原子吸收光谱仪(AAS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)以及扫描电镜(SEM)等分析手段,并结合热力学计算,探究了不同地层条件下方解石溶蚀曲线变化规律、热力学与动力学之间关系以及溶蚀形貌特征。结果表明:(1)方解石的溶蚀量以及Ca~(2+)释放规律均随温度、矿化度、离子类型以及p H呈现规律性的变化;(2)中深埋层(100~130℃)、适中矿化度(29.25 g/L)、较小p H的地层条件更有利于方解石矿物的溶解,促进优质方解石矿物储层的形成;(3)相对封闭的地层环境下,乙酸溶蚀方解石的溶蚀速率r与反应ΔG关系式为r=2.047×10~(-8)[1+e~*+(0.748(ΔG+18.61))]-4.11×10~(13);(4)方解石溶蚀反应优先发生在具有高自由能表面和活性位点的表面断裂、凸凹点及边缘处,并且由溶孔到溶蚀坑,再到溶蚀带,随后形成溶蚀晶锥,最后裸露出新的晶面的过程进行。     

碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础——与CO2有关的溶解介质

碳酸盐岩占据了油气储层的"半壁江山",次生孔隙是碳酸盐储集空间的主体,相对浅埋藏条件下碳酸盐矿物更容易溶解的倒退溶解模式在碳酸盐油气勘探中具有非常重要的指导意义.以化学热力学中的吉布斯自由能增量为基础,计算了与CO2(g)/CO2(aq)/H2CO3/HCO3-/H+/CO32-系统有关反应在不同温度下的平衡常数,包括不溶于水的CO2气体分子(即CO2(g))和溶于水中的CO2(即CO2(aq))之间的平衡反应(CO2(g) CO2(aq))、溶于水中的CO2(即CO2(aq))和碳酸(H2CO3)之间的平衡反应(CO2(aq)+H2O H2CO3)、碳酸(H2CO3)的一级电离反应(H2CO H++HCO3-)和碳酸(H2CO3)的二级电离反应(HCO3- H++CO32-).同时,根据方解石和白云石在酸性条件下的溶解过程,获得了碳酸盐矿物溶解过程中地层中流体的H+离子浓度(或pH值)与p CO2,地层压力和埋藏深度的关系.计算结果表明,在埋藏成岩系统中,地层流体温度的降低、地层压力或p CO2的降低以及埋藏深度的变浅,碳酸盐矿物都可能会从饱和状态进入不饱和状态.该结果支持碳酸盐的倒退溶解模式.     

基于模拟实验的原位观察对碳酸盐岩深部溶蚀的再认识

结合川东北地区古地温梯度, 利用金刚石压腔(DAC)技术, 针对碳酸盐岩设计了一套全新的随埋深增加的水-岩作用模拟实验。模拟实验结果表明, 随着地层温度、压力升高, 灰岩表现为明显的胶结(沉淀), 白云岩在高温高压的酸性地层流体条件下不比灰岩更易溶蚀, 说明在封闭-半封闭的埋藏过程中碳酸盐岩不存在大范围的“溶蚀窗”。实验结果可能导致对碳酸盐岩深部储层发育机理的重新认识。     

旺苍地区灯影组层状硅质岩类孔洞充填特征

为揭示旺苍地区灯影组层状硅质岩类溶蚀孔洞中矿物充填序列及流体作用过程,综合应用岩石学及地球化学分析测试方法进行研究.结果表明,硅质岩类溶蚀孔洞中具白云石、方解石、微晶石英—纤维状玉髓、细—中晶石英及粗—巨晶石英5个世代典型矿物充填并历经6期流体作用影响.在早期硅质岩形成基础上,第Ⅰ期深盆富镁热液溶蚀—充填叠加改造形成鞍...     

不同pH值水溶液对石灰岩溶蚀影响的模拟研究

选择含云灰岩和云灰岩两种石灰岩样片,采用不同pH值水溶液和不同浸泡时间研究其对溶蚀的影响,结果表明:1)在3～30h的短时间尺度,pH值为6.0和3.0时均会增加含云灰岩的溶蚀量,而云灰岩在pH值为6.0的微酸环境中溶蚀量增加,在自然石灰岩环境中的积水(pH值为7.7)中溶蚀量会随着浸泡时间延长而稳定增加;2)在1～30d的长时间尺度,含云灰岩和云灰岩在不同pH值溶液中的溶蚀量显现出波状减少的趋势。在pH值为3.0溶液中两种石灰岩溶蚀样片的溶蚀量在1～5d都远大于其他溶液,含云灰岩和云灰岩在浸泡1、5d的溶蚀量分别是pH值为7.7溶液中溶蚀量的106、11.4和30.5、47.4倍。pH值为6.0的微酸溶液在溶蚀1～5d内也能增加云灰岩的溶蚀量。两种石灰岩样片在浸泡10d后溶蚀量都大幅降低,最终出现沉积现象;3)含云灰岩在由小到大6个不同pH值溶液中的溶蚀速率分别是0.139、0.042、0.029、0.015、0.013和0.005mm/(cm2.a)。在溶蚀初期1～5d的时间里,pH值降低会使含云灰岩溶蚀速率成倍增加,云灰岩在不同pH值溶液中的溶蚀速率除pH值为6.0和7.0的增加外,其他与含云灰岩的趋势一致,10d后所有溶液的溶蚀速率迅速减少并接近一致。云灰岩在pH值为3.0、6.0、4.0、5.0、7.0、7.7溶液中的最大溶蚀速率分别是0.196、0.114、0.062、0.026、0.059和0.006mm/(cm2.a)。在相同pH值与相同的溶蚀时间下,云灰岩的溶蚀速率大于含云灰岩。     

酸磷盐对菱镁矿和白云石表面作用机理的研究

用浮选法提纯镁矿矿石时,磷酸盆和聚磷酸盐是最常用的含钙碳酸盐矿物白云石和方解石的抑制剂。文中通过测定矿物表面电性对磷酸盐同菱镁矿和白云石表面作用机理进行了研究。结果表明:当浓度低时磷酸盐只吸附在白云石表面上;浓度高时,既可吸附在白云石表面上,也可吸附在菱镁矿表面上,但与白云石有更强的亲合力,且磷黢盐以H_2PO_4~-和HPO_4~(2-)的形式吸附在菱镁矿和白云石表面上,属化学吸附。     

乙酸溶蚀方解石的影响因素及特征分析

碳酸盐岩储层是全球油气主要储集体,对油气储层的开发有十分重要的意义。通过对典型碳酸盐在不同条件下的溶蚀实验,厘清其溶蚀控制因素以及热力学与动力学关系,进而探讨其发育机理。为此,以高纯度方解石为研究对象,在不同温度、矿化度、离子类型以及p H条件下进行方解石溶蚀模拟实验,通过原子吸收光谱仪(AAS)、X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)以及扫描电镜(SEM)等分析手段,并结合热力学计算,探究了不同地层条件下方解石溶蚀曲线变化规律、热力学与动力学之间关系以及溶蚀形貌特征。结果表明:(1)方解石的溶蚀量以及Ca~(2+)释放规律均随温度、矿化度、离子类型以及p H呈现规律性的变化;(2)中深埋层(100~130℃)、适中矿化度(29.25 g/L)、较小p H的地层条件更有利于方解石矿物的溶解,促进优质方解石矿物储层的形成;(3)相对封闭的地层环境下,乙酸溶蚀方解石的溶蚀速率r与反应ΔG关系式为r=2.047×10~(-8)[1+e~*+(0.748(ΔG+18.61))]-4.11×10~(13);(4)方解石溶蚀反应优先发生在具有高自由能表面和活性位点的表面断裂、凸凹点及边缘处,并且由溶孔到溶蚀坑,再到溶蚀带,随后形成溶蚀晶锥,最后裸露出新的晶面的过程进行。     

埋藏有机酸性流体对白云岩储层溶蚀作用的模拟实验

通过0.2%乙酸与亮晶鲕粒含灰云岩、鲕粒云岩和粉细晶云岩的埋藏溶蚀模拟实验,对埋藏环境下有机酸流体流经白云岩内部对其溶蚀改造作用及其产生的溶蚀效应进行研究。结果表明:3种类型白云岩释放出Ca2+、Mg2+物质的量浓度为(13.19~20.48)×10-3mol/L,随着埋藏深度的增加(温度和压力升高),有机酸对白云岩的溶蚀能力相应降低,但降低的幅度不超过20%;溶蚀后样品的质量平均损失约1%,而孔隙度平均提高5%,渗透率平均增加幅度高达300%;有机酸性流体在深埋条件下仍对白云岩地层具有较强溶蚀性;白云岩经埋藏溶蚀后其内部孔隙和喉道溶蚀加大,并相互连通,导致孔喉体积增加、数量降低,这对渗透率的提高具有异常明显的效果,从而有利于油、气的储集与运移。     

安徽巢湖二叠系—三叠系界线微生物岩研究

文章对安徽巢湖地区二叠系—三叠系界线微生物岩进行了化学成分和矿物组合分析,同时探索了盐酸溶解法分离样品中不同种类碳酸盐矿物的方法。结果表明,界线微生物岩成分均一,具有较高的Si、Al和Mn含量,主要由方解石、石英、黏土矿物和铁白云石组成,岩性上为泥质、白云质灰岩;岩石中的铁白云石自形程度较高,截面呈正三角形或菱形,晶粒大小在10μm左右;采用0.3%HCl(固液质量比1∶50)可以有效区分微生物岩中的方解石和铁白云石(前者溶解,后者不溶)。研究认为:二叠系—三叠系界线层微生物岩形成于缺氧条件下;微生物促进了黏土矿物的生成,对碳酸盐矿物的生成无影响;铁白云石的生成经历了含铁碳酸盐沉积—碳酸盐去Mg、Fe作用—铁白云石化过程。     

草酸溶蚀白云石规律探究

为更好的探究白云石与地层酸性流体的溶蚀作用规律,为后续研究白云岩储层的油气储集提供积极的指导作用。本文开展了白云石与草酸的溶蚀模拟实验,主要考查了反应温度、草酸浓度及矿化度对草酸溶蚀白云石过程的影响。结果表明：反应温度增大不仅能提高反应速率,而且影响溶液中镁离子溶出浓度。草酸浓度较高时,溶液中镁离子溶出浓度不随草酸浓度升高而增大。且反应产物均沉淀在白云石表面上,阻止了内部溶蚀反应的进行,不利于孔隙优质储层的形成。草酸溶液中氯化钠的加入一方面有利于速率的提高及白云石的溶解度的增加,另一方面抑制了溶液中镁离子的沉淀     

水基Al_2O_3纳米流体强化闭式冷却塔内传热过程数值模拟

对以Al_2O_3纳米流体作为喷淋介质的闭式冷却塔进行了数值模拟,采用流体体积函数(VOF)模型及离散项模型(DPM)作为数值模型进行封闭求解,并分析纳米流体质量浓度和单位时间喷淋量对闭式冷却塔热力学特性的影响。结果表明,随着纳米流体质量分数增加,闭式冷却塔的进口与出口空气含湿量差和单位时间喷淋量均呈现先上升后下降的趋势,在纳米流体质量分数为0.5%时进出口空气含湿量差达到最大值,相比纯水提高了约18.3%;当流体单位时间喷淋量为0.28kg/s时,闭式冷却塔达到最佳热质传递性能。     

海拉尔盆地凝灰质砂岩溶蚀的实验方法研究

海拉尔盆地深层碎屑岩储层中高含凝灰质成分,显微镜分析表明储集空间类型以碳酸盐胶结物和长石类矿物溶蚀作用形成的次生孔隙为主。本文对凝灰质砂岩制成的铸体薄片进行了溶蚀实验,通过偏光显微镜观察对比溶蚀前后的矿物组合和孔隙变化,研究凝灰质砂岩溶蚀作用机理,为优质储层预测提供科学依据。     

用不同石灰类型和化学肥料处理对甜玉米生长的影响和对其叶片浓集作用的五年试验研究

5年甜玉米营养试验包括4种石灰处理,14种肥料处理,和两个杂交种被实施在最初 PH 值为5.2的汉格斯汤(Hagerstown)粉砂壤土上。应用方解石(含3％镁)和白云石(含12％镁)的石灰处理,在第一和第三年期间,按4.5吨/公顷,增加了活力、产量和可销售的果穗部分。叶片中的氮、磷、锰和锌被减少了。施含方解石的石灰分别增加了叶片中的钙和镁为21％和31％。施含白云石的石灰比施含方解石的石灰叶片中的镁要多两倍,但不影响叶片中的钙。施用含白云石的石灰在应用60天以后使叶片中的镁达到了55％。最好的肥料反应是“北方的Belle”带施组,带状施氮和磷各占56公斤/公顷,“深金色”施氮112公斤/公顷(75％撒施,25％带施)和施磷56公斤/公顷带施。这些处理增加了产量(分别比对照增产为36％和60％),株高,果穗长度和重量,且促早熟5天。附加处理组的钾或锰并不增加反应。当氮源使用硝酸钙[Ca(NO_3)_2]时,比使用硝酸铵(NH_4NO_3),株高和产量会被更确切地减少,并且成熟期被推迟。使用硝酸钙[Ca(NO_3)_2]比使用硝酸铵(NH_4NO_3)和尿素(CO(NH_2)_2]源,叶片中的钙、镁和锰是较低的,但使用尿素[CO(NH_2)_2]源,叶片中的氮、磷、锰、铜和锌被增加。使用硝酸铵(NH_4NO_3)、硝酸钙[Ca(NO_3)_2)和尿素[CO(NH_2)_2],叶片中的钙和镁增高。若用氯化钾(KCl)则会压低。     

硫酸盐溶液中温度对方解石和白云石溶解度的影响

为了研究温度对硫酸盐溶液侵蚀石灰岩和白云岩的影响,应用美国联邦地质调查局开发的水化学模拟软件PHREEQC对在不同CO2分压下,不同浓度的Na2SO4和MgSO4溶液中的方解石和白云石的溶解度和温度的关系进行了化学模拟.模拟结果表明:在无CO2分压的情况下,在同浓度的盐溶液中,方解石和白云石的溶解度随着温度的升高迅速升...     

氢还原竖炉的模拟分析

利用一组物料、热量守衡式及其他有关约束关系,建立了氢还原竖炉模拟模型,可定量考察消耗量、生成量和氮气、CO兑入成分、DRI金属化率、入炉煤气温度等的关系。模拟结果表明:兑入CO可使入炉煤气量从纯氢还原的1 650N·m3左右下降到1 200N·m3左右;当CO和H2的体积之比V(CO)/V(H2)约为0.6时,氮气兑入量约为0,竖炉能量利用最佳;当V(CO)/V(H2)体积比为0.3时,最佳氮气兑入成分约为11%;纯氢还原最佳氮气兑入成分约为25%;兑入氮气可以减少入炉氢气的量,但不能减少入炉气体的总量。对氢还原竖炉模拟结果可为其工艺设计、操作和节能等提供参考信息。