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碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础——与H_2S有关的溶解介质及其与CO_2的对比
引用本文:黄思静,黄培培,黄可可,佟宏鹏,张雪花,郇金来,刘丽红.碳酸盐倒退溶解模式的化学热力学基础——与H_2S有关的溶解介质及其与CO_2的对比[J].沉积学报,2010,28(1):1-9.
作者姓名:黄思静  黄培培  黄可可  佟宏鹏  张雪花  郇金来  刘丽红
作者单位: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,成都,610059;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,成都,610059;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,成都,610059;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,成都,610059;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,成都,610059;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,成都,610059;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,成都,610059
基金项目:国家自然科学基金项目(批准号:40839908和40672072)的联合资助
摘    要:以化学热力学中的吉布斯自由能增量为基础,计算了与H2S(g)/ H2S(aq) /HS-/ H+/S2-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PCO2、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CO2和H2S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CO2还是以H2S作为溶解介质,温度增加和(或)PCO2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PCO2条件会使得碳酸盐矿物的溶解更加困难,如果\H+\]受到缓冲,CO2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(-ΔT)都会提高H2S和(或)CO2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CO2和H2S的环境中,CO2对应酸的电离提供的\H+\]略多于H2S对应酸的电离,与CO2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4 000 m的深埋藏地层中,H2S对应酸的电离提供的\H+\]显著大于CO2,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。

关 键 词:倒退溶解模式  H_2S和CO_2  深部溶解作用  地层条件  碳酸盐储层
收稿时间:1900-01-01

Chemical Thermodynamics Foundation of Retrograde Solubility for Carbonate: Solution Media Related to H_2S and Comparing to CO_2
HUANG Si-jing,HUANG Pei-pei,HUANG Ke-ke,TONG Hong-peng,ZHANG Xue-hua,HUAN Jin-lai,LIU Li-hong.Chemical Thermodynamics Foundation of Retrograde Solubility for Carbonate: Solution Media Related to H_2S and Comparing to CO_2[J].Acta Sedimentologica Sinica,2010,28(1):1-9.
Authors:HUANG Si-jing  HUANG Pei-pei  HUANG Ke-ke  TONG Hong-peng  ZHANG Xue-hua  HUAN Jin-lai  LIU Li-hong
Institution:State Key Laboratory of Oil/Gas Reservoir Geology and Exploitation, Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059
Abstract:In this paper,the equilibrium constant of the reactions related to the H2S ( g) /H2S ( aq) / HS-/ H + / S2-system at various temperatures has been calculated as a foundation of increment of Gibbs free energy. The relationship between pH,fluid pressure and buried depth during the dissolution of calcite and dolomite in acetic medium are attained. The different contributions of CO2 and H2S to H + ]and different dissolution ability to carbonate of the two media under the conditions from surface to deep buried ...
Keywords:retrograde solubility  H2S and CO2  hydrothermal dissolution  formation conditions  carbonate reservoir  
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