方解石溶解高温高压实验研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:aa121222
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碳酸盐矿物溶解广泛发生于地球的表面,同时由于地质历史时期的碳酸盐岩的溶蚀发育程度与油层的储量密切相关,所以碳酸盐岩的溶蚀机理也越来越为地球化学研究者和石油工作者所关注。研究碳酸盐岩溶解行为在理论上对揭示碳酸盐地球化学循环、CO2的汇集及其对气候的影响、岩溶过程、沉积成岩过程以及碳酸盐脉的形成等具有重要作用,在实践应用上对碳酸盐岩油气储层的勘查、灰岩与大理岩建筑物的保护等具有重要参考价值。   本文以方解石为研究对象,在50℃~250℃、10~20MPa、0.25~4mL.min-1流速条件下进行方解石溶解行为实验研究,实验介质为纯水。实验运用流动液相反应装置,利用多参数测定仪分析溶液的电导率和pH值,使用原子火焰吸收仪分析溶液中钙离子的含量。本文通过方解石溶解行为实验研究,(1)总结了方解石在纯水中反应后电导率与Ca2+之间的关系,并建立了经验方程式;(2)实验查明了相应条件下方解石的溶解速率和溶解度;(3)讨论了碳酸盐岩溶解动力学的速率方程,并对速率常数、反应级数和实验活化能进行了分析与计算,由此确定了方解石溶解动力学方程,为以后此类实验研究提供了参考。   根据实验结果,本文探讨了温度与压力对方解石溶解速率和溶解度的影响。在一定流速条件下方解石溶解速率随着温度的增高出现先增加而后降低的现象,在约200℃附近出现最大值。在流动体系下,方解石在纯水中的溶解度与温度之间不是简单的反相关关系,而是先随温度的升高而增大,达到最大值后再随着温度的升高而降低:然而,方解石在纯水中的溶解度与压力之间是正相关关系,即随着压力的增高而增大;同时压力会使方解石溶解度的最高值发生正偏移,即随着压力的增大,方解石在此压力下获得最高溶解度的温度也增高。
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