【摘 要】
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以化学热力学中的吉布斯自由能增量为基础,计算了与H2S(g)/H2S(aq)/HS-/H+/S2-系统有关反应在不同温度下的平衡常数,同时根据方解石和白云石在酸性条件下的溶解过程,获得了这
【机 构】
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成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室沉积地质研究院;
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(批准号:40839908和40672072)的联合资助
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以化学热力学中的吉布斯自由能增量为基础,计算了与H2S(g)/H2S(aq)/HS-/H+/S2-系统有关反应在不同温度下的平衡常数,同时根据方解石和白云石在酸性条件下的溶解过程,获得了这两种碳酸盐矿物溶解过程中地层中流体pH值与PCO2、地层压力和埋藏深度的关系。在此基础上,对比了从地表到深埋藏的温度和压力条件下,与CO2和H2S有关的酸性介质对流体[H+]贡献的差异性,以及对于碳酸盐溶解作用的差异性。计算结果表明:1)无论以CO2还是以H2S作为溶解介质,温度增加和(或)PCO2增加,都会造成方解石和白云石溶解所需要的[H+]增加,在深埋藏相对高温和高压条件下,高PCO2条件会使得碳酸盐矿物的溶解更加困难,如果[H+]受到缓冲,CO2的增加不仅不能造成碳酸盐矿物的溶解,反而会造成碳酸盐矿物的沉淀;2)无论在何种酸性介质中,碳酸盐矿物的倒退溶解模式在化学上都是成立的,低温的成岩环境,深部地层中高温流体的向上运移、构造抬升所造成的温度降低(-ΔT)都会提高H2S和(或)CO2流体(也包括其它酸性介质)对碳酸盐矿物溶解能力;3)在地表和近地表条件下(几百米深度范围内),在同时存在CO2和H2S的环境中,CO2对应酸的电离提供的[H+]略多于H2S对应酸的电离,与CO2有关的酸性流体对碳酸盐矿物溶解相对重要,而在深埋藏条件下、尤其是深度大于4000m的深埋藏地层中,H2S对应酸的电离提供的[H+]显著大于CO2,其对碳酸盐矿物的溶解更为重要,在存在硫酸盐还原作用的深埋藏地层中,碳酸盐的深部溶解作用会更为发育,这可能是川东北地区深埋藏条件下次生孔隙发育的重要原因之一。
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