CaSO₄‐C‐H₂O体系研究：模拟实验与热力学探讨

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• 责任者：丁康乐^c长江大学^d1976^e博士^f副教授 ; 罗跃 ; 单敬福^c长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室 ; 关富佳^c湖北省油气钻采重点实验室 ; 王莎莎
• 刊名：地质学报
• 出版年：2013
• 卷期：87^b3
• 关键词：热模拟20^a热力学 ; 生烃作用 ; 沥青
• 页码：424～432
• 索书号：P206.3/141
• 图表：^c表2参57插图
• 分类号：0831
• 文摘期号：2013/09/a

摘要

传统认为TSR成因的固态沥青（焦沥青）属于热化学反应的终端产物，不会对TSR的反应进程起到重要作用。该文以活性炭作为固态沥青（焦沥青）的模型化合物，开展了CaSO₄‐C‐H₂O体系的热模拟实验研究，探讨了CaSO₄‐C‐H₂O体系发生TSR的热力学特征。实验结果表明，CaSO₄‐C‐H₂O体系在300 ℃时即可启动TSR，主要生成CaCO₃、H₂S和CO₂等产物。这一TSR门限温度要远低于以往室内利用气态或液态烃类进行的TSR模拟实验温度范围，与热力学计算结果一致。利用HSC Chemistry5.0软件进行TSR过程模拟，发现25～200 ℃时CaSO₄‐C‐H₂O体系发生的TSR完全受动力学控制，在温度保持不变情况下，压力增大不利于CaSO₄‐C‐H₂O体系发生TSR。较少的含水量对TSR有一定促进作用，而含水量过多则可能抑制TSR的进行，含水量对TSR的影响可能与CaSO₄在水中的饱和浓度有关。在一定的温度下，当体系pH≤2时，随着pH逐渐降低，CaSO₄的量呈线性递减，但在沉积盆地地层水pH范围内（pH＞4），pH对TSR的作用可以忽略不计。CaSO₄‐C‐H₂O体系发生的TSR反应是一个放热过程，并且随着温度升高，反应热逐渐增大。在25～200 ℃范围内，TSR反应热为12.9～133 J/molCaSO₄。热力学计算以及模拟实验结果均暗示，固态沥青（焦沥青）可能比烃类更容易参与TSR。