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CO2水碳酸盐.docx
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1、CO2水碳酸盐CO2水碳酸盐 编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(CO2水碳酸盐)的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快 业绩进步,以下为CO2水碳酸盐的全部内容。增加碳酸盐岩的组成内容(1) CO2盐水碳酸盐矿物反应高玉巧2828 高玉巧,刘立,曲希玉.CO2与砂岩相互作用机理与形成的自生矿物组合J.新疆石油地质,20
2、07,28(5):579584.等以研究二氧化碳气田预测和封存为研究对象,认为二氧化碳与碳酸盐矿物会发生如下反应:首先,二氧化碳驱替孔隙中先前存在的流体,然后通过气水界面溶于水并与水反应形成碳酸。CO2+ H2O= H2CO3 (1。3)碳酸快速分解成重碳酸盐离子:H2CO3=H+ HCO3 (1。4)其次,增加的酸度将会引起岩石中碳酸盐矿物的分解,绝大多数碳酸盐矿物(方解石、菱镁矿、菱铁矿、白云石等)均易与碳酸溶液发生反应. H+ CaCO3= Ca2+ HCO3- (1。5)H+ MgCO3= Mg2+ HCO3- H+ FeCO3= Fe2+ HCO3- CaMg(CO3)2+ 2H+=
3、 Ca2+Mg2+2HCO3 (1.7)随着碳酸盐矿物的的溶解,溶液中Ca2+等二价阳离子的浓度将增加,保持在较高的数值,但可溶性矿物分解的同时,溶出的二价阳离子会与重碳酸盐离子的络合,如Ca2+: Ca2+ HCO3= CaHCO3+ (1最后,溶解的重碳酸盐与阳离子络合反应生成难溶的碳酸盐Holdren,Jr,G R and Speyer,P M.pH dependent changes in rates and stoichiometry of dissolution of an alksli feldspar at room temperatureJ.Am,J,Sci,1985b,28
4、5:954-1026.,如:HCO3 + Ca2+=CaCO3 (s) + H+ (1.8)HCO3 + Mg2+=MgCO3 (s) + H+ (1。9) HCO3 + Fe2+=FeCO3 (s) + H+ (1.10)如果反应时间足够长,CO2分压足够大,上述难溶物会形成方解石、 菱镁矿、 菱铁矿等新碳酸盐矿物,从溶液中析出。(2) 方解石的溶蚀 方解石是碳酸盐岩主要矿物组成成分之一,分子式为CaCO3 ,常见完好的晶体,集合体常呈粒状、块状、纤维状、钟乳状、土状及晶簇等,三组解理完全,断口呈玻璃光泽,完全透明至半透明,条痕白色,硬度2。7033。0,比重2。62.8。方解石在有水和二氧
5、化碳存在的条件下,发生化学反应而生成碳酸氢钙的过程,叫做方解石的溶蚀作用,这种作用是在CaCO3CO2H2O三相不平衡开放系统中进行的,是碳、水、钙循环相互关联的过程.方解石的溶蚀过程主要可以由以下反应方程表示孟杰,寇海峰,方解石的溶蚀及其意义,科技传播,2011,(10):111-112:CO2扩散入水(1)CO2+H2OH2CO3物理水合(2)H2CO3H+HCO3碳酸离解(3)CaCO3Ca2+CO32CO32+H+HCO3钙离子从晶格中游离(4)综合CaCO3+CO2+H2O2HCO3+Ca2+(5)水的溶蚀力的大小取决于水中CO2含量的多少俞锦标,李春华,赵培道,胡兴华,袁东风. 贵
6、州普定县岩溶地区土壤空气中CO_2含量分布及溶蚀作用的研究J中国岩溶, 1985, (04) .,具体有三方面影响因素:CO2的来源、水温、大气CO2的分压力.三者共同作用影响水中CO2的含量,从而影响水的溶蚀力。天然条件下,地表和地下发生的石灰岩溶解就是由方解石溶蚀作用而发生的,它由H2OCO2系统对方解石表面的3个不同的溶解反应组成 3Plum mer, L . N. , Wigl ey, T . M. L. & Parkhurs t , D. L . , 1978.T he k inet ics of calcite dis solut ion in CO2- w at er sys t
7、 ems at 5-60 C and 0. 0- 1. 0 atm C O2 J . Am. J. Sci. , 278: 179- 216,即:CaCO3+H+Ca2+HCO3CaCO3+H2CO3Ca2+2HCO3CaCO3+H2OCa2+CO32-+H2O从这些方程可以明显看出,H2OCO2系统与CaCO3的反应受方解石表面的H+、HCO3、H2CO3C、O32-和Ca2+浓度的控制。侯月明,崔振昂侯月明,崔振昂,流动热水介质下方解石溶解动力学数值模拟,天然气技术,2010,4(6):29-31以探讨热熔作用对碳酸盐研储层影响以及改造机理为目的,借助PHREEQC模拟软件,对高温热液介质
8、环境下方解石的溶解动力学过程进行了计算模拟.研究表明在介质成分一定的条件下,方解石在热水介质中溶蚀反应的快慢取决于埋藏深度,即反应体系的温度和压力,但溶蚀成程度并不随埋深的升高而升高,其最大溶蚀度在100(25MPa)130(30MPa)温度区间内。同时,流体介质中的F、Cl、B-等离子的存在可提高方解石的溶蚀力,且离子强度越大,介质的溶蚀营力越大。刘再华和W。 Drey brodt刘再华, W. Drey br odt 韩军,李华举CaCO3- CO2- H2O岩溶系统的平衡化学及其分析,中国岩溶,2005,24(1):1-14为了正确认识野外真实岩溶系统的水化学组成特征、 动态变化及其控制
9、机理,研究了CaCO3 CO2 H2O 岩溶系统的平衡化学及其影响因子。他们对影响岩溶系统平衡化学的控制因素, 包括温度、 CO2 分压、 体系的开放程度、 离子强度效应、 同离子效应、 酸效应、 碱效应、 离子对效应进行了分析,并与 CaMg ( CO3 ) 2- CO2- H2O 岩溶系统平衡化学作了对比。结果显示, 天然开放的岩溶系统的平衡 pH 值范围为 6。 808。 40, 在此 pH 值范围内, 水中的碳组分主要以 HCO-3 形式存在; 与开放系统相比,在其它条件相同情况下, 封闭系统的平衡 pH 值较高, 而平衡 Ca2+ 和平衡 HCO3 较低,特别是在低 CO2 分压时,
10、两者的差异更明显; 在封闭系统条件下,两种不同的纯 CaCO3- CO2 H2O 饱和溶液相混合, 将导致溶液对 CaCO3 重新具有侵蚀性;离子强度效应、 酸效应和离子对效应使方解石的溶解度增加,而同离子效应和碱效应使方解石的溶解度降低; 与方解石溶解平衡相比,其它条件相同时,白云石溶解平衡 pH 较高, 在温度 70时溶解度较大, 但在温度 70时溶解度较小。 Miller J PMiller J P. A portion of the system calcium carbonate-carbon dioxide-water with geological implicationsJ.
11、Am. J. Sci.,1952, 250: 161203.和Robin G C BRobin G C B. Carbonate Sediments and Their DiagenesisM. Developments in Sedimentology, second edition,Elsevier Science Publishers, New York City, 1975: 658.指出方解石的溶蚀主要受CO2分压和体系温度的影响:1)CO2分压一定时升高温度;2)温度和CO2浓度一定时升高压力;3)增加溶解在咸水中的CO2,方解石的溶蚀会增强。连续流高压反应器的方解石溶蚀反应动力学
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