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。     

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。     

增强型地热系统(EGS)土酸化学刺激剂对热储层的改造

以我国潜在EGS工程靶区热储层-松辽盆地营城组凝灰岩为目标层,通过化学刺激剂岩心流动仪模拟高温环境下土酸注入热储层过程中的化学刺激剂-热储层相互作用。通过TOUGHREACT软件建立反应性溶质运移模型,模拟上述实验的化学反应过程。研究结果表明:加入颗粒稳定剂的低浓度土酸对热储层具有良好的化学刺激效果,岩心裂隙渗透率增加6.7倍。岩体渗透率的增加主要源自于钠长石、钾长石的溶解,石英的溶蚀作用不明显,矿物表面出现次生矿物,即无定型二氧化硅的沉淀。     

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.     

砂岩储层中CO2-地层水-岩石的相互作用

利用高温高压反应釜模拟不同温度条件下CO2-地层水-砂岩间的相互作用,并观察反应前后样品形貌、分析质量和比表面积的变化,讨论反应液pH和各离子浓度的变化原因,进一步阐明CO2-地层水-砂岩相互作用过程中矿物的溶解和沉淀机制.研究结果表明,超临界CO2注入后,随着温度的升高,砂岩中可溶矿物(长石类)的溶蚀作用加剧;样品表面和孔隙中均有新物质生成,主要矿物为石英、高岭石、绿泥石和一些未知的含“C”硅铝酸盐.     

二氧化碳在地层水中的溶解度测定及预测模型

考察H2 S、CO2等酸性气体在液体介质中的溶解度对同区块不同井或同井不同井段油套管腐蚀、开裂及氢脆等环境断裂情况的影响,基于模拟油气井环境下CO2溶解度的测试装置,开展CO2在不同温度、压力及矿化度下的溶解度试验,采用灰色关联度法从温度、压力及矿化度3个方面对CO2溶解度进行敏感性分析,得到CO2溶解度与温度、压力及...     

基于磁悬浮天平的超临界CO2-癸烷溶液密度特性研究

超临界CO2溶解原油的能力主要取决于超临界流体的密度.基于高精度磁悬浮天平实验系统,利用癸烷模拟原油,系统测量了不同温度(313～353K)和压力(12～18MPa)下,不同CO2质量分数(0、8%、20%、43%、67%)CO2-癸烷溶液的密度,并分析了各参数对CO2-癸烷溶液密度的影响.研究发现在CO2质量分数一定的情况下,CO2-癸烷溶液密度随着压力的增加而增加,随温度的升高而降低.CO2溶解质量分数对溶液的性质有显著影响,CO2的注入量对驱油存在一个有效的区间,可以根据井下温度、压力来决定注入量,从而达到最佳的驱油效果.     

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。     

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。     

真空变压变温耦合吸附过程捕集烟道气中CO2的研究

研究了用六步真空变温变压耦合吸附工艺(VTSA)捕集烟道气中CO2的过程。考察了不同再生温度和压力下用VTSA工艺分离CO2的效果。在压力为10kPa和温度为423K的再生条件下,烟道气中CO2的纯度由15.0%增至93.4%,同时具有95.4%的回收率。对六步VTSA工艺过程进行了模拟,并通过实验结果对模型进行验证。最后模拟了一个不包含降温过程的五步VTSA工艺,以提高吸附剂的产率。     

BTEX污染模拟含水层的生物地球化学作用

通过98 cm砂柱实验模拟BTEX污染含水层的过程,分析含水层中总有机碳、硫酸盐、铁、无机氮和可溶性碳酸盐含量的变化,揭示其厌氧生物地球化学作用.研究结果表明:以BTEX为电子供体,以环境中NO3-,Fe3+及SO42-为电子受体的微生物降解过程为主要作用,NO3-,Fe3+及SO42-电子受体的还原分别发生在距砂柱入水口70～89,55～70及34～55 cm处；有机氮矿化作用和CO2对碳酸盐的溶蚀作用发生在整个受污染区域；硫化亚铁沉淀生成主要发生在0～55 cm处,使该区域总铁量较55～70 cm处有所升高；可溶性碳酸盐含量变化由H+的溶解作用,0～70 cm处发生的碳酸亚铁沉淀生成及70～89 cm处CO2对碳酸盐的溶蚀作用共同决定；BTEX污染源附近污染晕中形成了高浓度有机碳的典型特征.     

水化学作用下煌斑岩的腐蚀机理

针对致密坚硬煌斑岩侵入煤层引起的采掘困难,以山西大同同发东周窑煤矿的煌斑岩为研究对象,使用不同pH值溶液浸泡岩样,对浸泡后煌斑岩岩样的峰值强度、矿物成分和微观结构进行研究,探究化学溶液对煌斑岩力学性能的影响规律及腐蚀机制。结果表明:在不同pH值的化学溶液腐蚀下,煌斑岩会发生损伤软化,不同溶液对煌斑岩抗压强度的损伤程度由大到小依次为酸性溶液、碱性溶液、中性溶液,且软化效果随时间的延长而增强;中性溶液主要溶蚀黏土类矿物,酸性溶液会加速侵蚀煌斑岩中的坚硬碳酸盐,碱性溶液主要腐蚀煌斑岩中的石英等矿物;酸性溶液与煌斑岩发生剧烈反应,试样表面产生大量孔隙,岩石结构随着侵蚀时间的延长而变得松散。研究结果可为类似煌斑岩侵入情形下的快速采掘提供理论依据和工程参考。     

CO2对油井水泥石的腐蚀:热力学条件、腐蚀机理及防护措施

从水泥化学角度出发,分析了CO2在较低温度(〈110℃)下对油井水泥石碳化腐蚀的机理,并应用热力学方法计算了油井水泥熟料矿物及水化产物在温环境下受CO2侵蚀的条件。还针对国内富含CO2油气田的实际情况,提出了不同地层温度下防止CO2腐蚀水泥环的措施,推荐了判断CO2腐蚀程度的参考判据。     

碳酸盐矿物包裹体中气相成分的提取与测定

为了提取碳酸盐矿物包裹体中的气体成分,著者设计了一个微型真空研磨提取装置。本文研究了真空研磨装置的研磨效率、碳酸钙的热分解温度以及CO_2,CO,CH_4,O_2,N_2和H_2在样品表面上的吸附与解吸。制定了提取和测定碳酸盐矿物包裹体中气体成分的“真空研磨-气相色谱”方法实验证明,该方法不仅适用于碳酸盐矿物包裹体中气体的测定,而且也适用于石英和高温下易分解的矿物包裹体中气体的测定。     

石灰土剖面Th富集的地球化学研究

选择黔中岩溶地区的4条石灰3：-44面作为研究对象,通过精细采样分析,讨论了石灰土形成过程中Th富集的地球化学特征及行为．结果表明：1）岩一土界面是Th发生显著富集的重要地球化学作用场所,主要表现为岩一土界面反应中伴随碳酸盐快速溶蚀导致体积巨大缩小变化后的残余富集．在此过程中,Th表现出明显的惰性．2）在石灰土剖面形成和演化过程中,Th的地球化学行为可能因剖面间存在的微环境差异而有所不同．对于发育浅薄的剖面,Th受铁氧／氢氧化物和粘土矿物的吸附而表现出惰性;对于发育相对深厚的剖面,Th表现出明显的活性,其行为不受铁氧／氢氧化物和粘土矿物的明显影响．     

碳酸盐岩地球化学分析方法综述

碳酸盐岩是由碳酸盐矿物（方解石,白云石等）组成的化学沉积岩,其具体包括石灰岩和白云岩。由于碳酸盐岩的沉积一成岩过程都受地球化学场所控制,故不同的沉积一成岩因素往往包含其特定的地球化学特征。由于这些特征对岩石的形成环境及物质来源可以起到较好的示踪效果,故本文对这些地球化学特征进行综合评述旨在探究碳酸盐岩的示踪手段和方法,并为深入研究础酷孙尝招供一宁拍拉议     

超临界二氧化碳喷射压裂孔内流场特性

为了证实利用超临界二氧化碳(CO2)流体进行喷射压裂的可行性,利用Span-Wagner气体状态方程建立超临界CO2流场的计算流体力学模型,模拟超临界CO2喷射压裂过程中的孔内流场。结果表明:在喷嘴压降相同的条件下,与水射流相比,超临界CO2射流的射流速度更高,射流核心区更长;超临界CO2喷射压裂具有比水力喷射压裂更强的射流增压效果,更容易压开地层;超临界CO2射流具有显著的焦耳-汤姆逊效应,会导致温度下降,在压裂施工中应合理控制喷嘴压降,以防发生冰堵事故;超临界CO2的密度主要受压力影响,通过调节压力就能有效控制,可适应不同的地层温度条件。     

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...     

鄂尔多斯盆地东南部上古生界储集砂岩的成岩作用

研究鄂尔多斯盆地东南部上古生界砂岩储层特征,以及不同的成岩作用类型与储集性能的关系。通过分析取芯井的岩石薄片、铸体薄片、扫描电镜、能谱分析数据,发现储集砂岩中发育有粒内溶孔、粒间孔、粒间溶孔、晶间孔、溶缝等多种孔缝类型,其中最主要的是粒内溶孔和粒间溶孔;主要成岩作用类型有压实作用、溶蚀作用、碳酸盐矿物、硅质矿物和黏土矿物的形成作用。结合不同砂岩组分与孔隙面孔率的相关性,得到如下结论:(1)压实作用是导致砂岩孔隙度较差的重要原因;(2)增加砂岩整体孔隙度最重要的是溶蚀作用;(3)碳酸盐矿物的形成会导致砂岩孔隙度减小;(4)硅质矿物会一定程度减少砂岩粒间孔;(5)高岭石的形成对增加岩石整体孔隙作用有限,水云母和绿泥石对溶孔和晶间孔的形成不利。