碳酸盐岩溶蚀窗的形成及地质意义
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中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所 , 江苏 无锡 21 4 巧1 ;
2.中国石化 石油勘探开发研 究院 , 北京 r 0 0 8 3 )
摘要 :设计 了温度压力 同时变化 的溶蚀模拟实验 , 得到 了一组 近似箱状 曲线 的溶蚀率 变化 曲线
温度 压力 的上升 , 溶蚀 率上升 , 在 60 一12 0 (1 3 一31M Pa )形成 一个高 峰箱顶 内, CO : 对碳酸盐岩 的溶蚀 能力保持在较高 的水平 层的预测有着重要的意义
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an d p r e ssu re re ae h e s 1 3 一 3 1 M P a. T he
eu r v es in d iea te th at th e d issolu rion ra te o f e arb on ate ro ek s in C O Z aq u e ou s solu tio n re m a in s h ig h w ith in a e er t ain
burial depth range (the 50一 eal led dissolution w indow ) of the earbonate r o eks. W hen the depth 15 beyond th e up per bound of th e range , the d i ssolution rate d eelines rapidly and r e aehes the low est point (on l yal ittle b i thi gher than that at r o om tem perature ) at the depth of about 4 000 m eters(150
(1.环 几 1R ejear h c B r口 c ho n f P e 之 ol r e um E 斗 ,I Or al o n an i d jr o J及 之 t o n Ro e i ar chI s t n i 以 尸S了 刀 OP E C, 耳 议 不 i, J i a了 l gsu 2 1 4 1 51 , C h i n电 2.51 八 刃P E C P e tr ol eum Ex l ,lor az ion and 尸 八 d讹r i on Re ear c h 加 ti tut e,B e 访咭 100083 , C hi na)
收 稿 日期 :2011 一 05 一 02 第一作者简介 :范明 (196 4 一 ) , 男 , 博士 高级工程 师 , 石油地质勘探 基金项目:国家自然科学基金项 目(40 73990 4 , 40 739902 ,40 x72099 ) ;国家科技重大专项 (Zoo8Z x osoos )
石 油 与 天然 气 地 质
响 [ ] ;陈彦华 等 ( 199 8 ) 对碳 酸 盐岩 深 溶 作 用 动 力 学模 拟实 验 进 行 了研 究 , 认 为 热 对 流 循 环 才 是碳
用石英材质 , 管底采用 8 0
目石英砂 心烧 结 , 在样
品管顶部加聚四氟 乙烯盖子 , 中央 留有小孔 , 可让 流体流入 , 同时也可 阻止样 品管 内的流体与釜 内 流体发生离子交换 , 出 口端设计 6 个微调 阀门用
a v or f a b le ex p loration ta rg ets.
K ey w o rd s :d i sso l u ti o n , si m u latin g e xP e rim en t , e arb on a te r o ek , Si e h u a n B a si n
定 的研 究 , 但 温 度 压 力 条 件 相 对 较 低 ;杨 俊 杰 等 ( 199 5 ) 黄思 静等 ( 19% ) 开展 了地 层 条 件 下 白 云
式以逼近真实地质作用过程 , 对溶蚀作用进行 了
研究 , 探讨了溶蚀作用的对储层发育 的影响
1
实验装 置
本 次实 验 采 用 的仪 器 设 备 与 以 前 的 实 验 相
第 32 卷
压为 0 一 0 MP 5 a 的条件下 的溶解动力学 , 表明碳
酸盐岩的溶解动力学进行了实验研究
, 其最高
酸盐矿物的溶解与 H 2C 03 水合物的浓度并不成比
例, 同时也只是较弱地依赖于 c 02 分压[ ] s 针对 温度与压力及 CO : 分压的这些实验均存在一定的
局 限, 如 S jo eb e r g 的 实 验, 实 验 温 度 最 高 只 到 62 , 而笔者前期的实验从常温到 20 0 , 其实验 结果及结论也与之截然不 同 , CO : 分压在地 质过 程中的意义并不重 要 , 因为在深埋条件下并不存 在气 液两 相 , 决 定溶 解能 力 因素不 是 C O : 分 压 , 而 是地层流体 的温度及压力
以控制 出 口流量 , 高压 釜 外采 用 管 式 炉 加 温 , 恒温
酸盐岩溶蚀的主要途径 8];黄康俊 等(2 0 11 ) 对碳
温度可达 2 0 0 , 6 个样 品管均处于同一压力系统 内 , 且 相对 开放
}
压 力泵 泵
一 牛一 一
wenku.baidu.com
价 温
图 l 碳酸盐岩深埋溶蚀 能力对 比模拟实验装置流程示意图
同 , 为 自主设 计 的 SY S 一1 型碳 酸 盐岩 溶 蚀 速率 测 定仪 , ( 图 1 ) , 高压 釜 内设计 6 个 样 品管 , 样 品管 采
岩的溶解及 其石膏影 响的实验模拟仁 ], 认 为在高 温高压条件下 白云石 比方解 石更 易溶蚀 ;王一刚
等(2 0 06 ) 研究发 现碳 酸盐岩本身 的结构特别是 白云 岩 的 粗 晶结 构 对 其 侵 蚀 速率 有 巨大 的影
l ow e h a F t r
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控
F ig . 1
, 4 1 M p a ). T he exper i m ent and it s re-
su lt s b e a r grea t si gni i e an e e s f f o r a b ette r u n d ersta n d in g o f ea rb o n a t e rese r v o irs an d a m o r e ae e u rate P red i e tion of
碳 酸盐岩 的溶 蚀孔 隙及 大 型 的洞 穴 是 重要 的 油气 储集 空 间 , 在 含 C O : 流体 的作 用下 , 随着 地层 温度 压力 的变化 , 其溶 解 平衡 会 不 断被 打 破 和重 建 , 矿物会 在 一个 地方 发生 溶 解 , 而在 另 一 个地 方 发 生结 晶 为 了进 一步 了解 碳 酸 盐 岩溶 蚀 与 重结 晶的条件 过 程 及其 控制 因素 , 从 2 0 世纪 7 0 年代 以来 , 国外不 少 学 者 相 继 开 展 了有 关 碳 酸 盐 岩 的 溶蚀 模 拟 实 验 , S jo e b e r g 等 ( 19 8 4 ) 在 1 一6 2 和
弱[o一 } 本次实验采用温度 压力 同时变化 的方
20 世纪 9 0 年代以来 , 国内也开展了这方面 的 工作 , 祝凤君(1 99 0 )系统讨论 了碳酸盐岩裂隙溶 蚀 反应 动力 学 的实 验 结 果 4 ;但 实 验 是 在 玻 璃 仪
器中进行 的 , 无法模 拟地质条件下的高温 高压 黄 尚瑜等(1991 ) 讨论 了不 同温度条件下碳酸盐结 晶沉 淀 , 是 从 另一 个 侧 面 对 溶 蚀 作 用 进 行 了一
p H 值 2 .7 一 8.4 的水 溶 液 条件 下 进 行 了方 解 石 的 溶解 动力学 实 验 , 结 论 认 为方 解 石 的 溶 解 与 温 度 有着较 好 的相 关 性 , 方 解 石 的 表 面 化 学 反 应 速 率 常数 随 着 温 度 的 降 低 而 增 加 1; Am t h e i 等 (1 9 8 5 )提 出方 解石 的溶 解能力 主要 受 C O Z 分压 的 影 响 , C 0 2 分 压 的增 加 会 导 致 方 解 石 溶 解 度 的 增 加[ ] ;P 2 o kr ov s ky 等 ( 200 5 ) 系统 研 究碳 酸 盐矿 物 ( 包括方 解石 白云石 和菱 镁 矿 ) 在 2 5 和 coZ分
温度仅为 10 0
, 所以对动力学参数仅在 1 00
时侧要通过实验另行计算
以
下有效 , 而大于 10 0
笔者对于温度和压力单因素的模拟实验得 到
的结论是 : 恒压条件下 , 在常温到 20 0
水溶液 对碳 酸盐 岩 的溶 蚀会 在 6 0 一 0 9
之 间, C 仇
之间达到
溶蚀高 峰 ;在 恒温 条 件下 , C O : 水 溶 液 对碳 酸盐 岩 的溶蚀 会 随压力 的增 加 而增 加 , 但 是 , 当压 力 大 于 34 M Pa 后 , 压 力 对 溶 蚀 作 用 的 影 响 变 得 较
各. 击与天然气t 么 欢
第3 2 卷 第4期 文章编号 : 0253 一9985 (2011)0 4 一 4 99 一 0 07
O IL & G A S G E O L O G Y
2011 年 8 月
碳 酸盐 岩 溶 蚀 窗 的形 成 及 地质 意 义
L 泥 壮
明 , 何治 亮 , , 李志明 , 俞 凌杰 , 张 文 涛 ,刘 伟新 , 蒋小 琼
A b str a ct :B ox 一 sh aP e d va riatio n e u 卿e s o f d isso l u tio n ra t e s of e arb on a te r o ek s in C O Z a q u e ou s so l ut io n w e re ob tain e d f o m sim u late d d isso l r u ti o n ex P erim e n t s d e sign e d w it h sim u ltan eo u sl y eh an g i n g tem p er a tu re an d P r e ssu re . It sh ow s th at th e d isso lu ti o n of ea rb o n a t e sam p l es i n e re a se s w it h ri sin g te m p e ratu re f r o m th e v e叮 b e gin n in g an d
关键词 :溶蚀作用 ;模 拟实验 ;碳酸盐岩 ;四川 盆地 中图分类号 : TE I 2 .2 文献标识码 :A
溶蚀作用在 开始 阶段 随
该 曲线表 明 , 在 一定 深度 (溶蚀 窗 )范 围
而当深度进 一步增加 时 , 溶蚀 能力急剧下 降 , 当埋深相 当于 4 0 0 m 该溶 蚀试验结 果对 于深埋溶蚀 作用 的理 解及 有利储
左右 时 , 溶蚀能力达到最低 , 此时的溶蚀 能力仅 比常温下略高 一些
D is so lu tio n 诚 n d o w
o f c a rb o n a te r o c k s a n d its g e o lo g ic a l sig n i f i c an ce
Fan M i n g , H e zh i 一 ian g, , L i z him ing, , Y u L in幻 ie , z hang w entao , Liu w ei xin and Jiang X iaoqiong
2.中国石化 石油勘探开发研 究院 , 北京 r 0 0 8 3 )
摘要 :设计 了温度压力 同时变化 的溶蚀模拟实验 , 得到 了一组 近似箱状 曲线 的溶蚀率 变化 曲线
温度 压力 的上升 , 溶蚀 率上升 , 在 60 一12 0 (1 3 一31M Pa )形成 一个高 峰箱顶 内, CO : 对碳酸盐岩 的溶蚀 能力保持在较高 的水平 层的预测有着重要的意义
th e n f o r m s a box一 lik e p la t e au w h e n th e te m p e ra t u re re a eh e s 6 0 一 12 0
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石 油 与 天然 气 地 质
响 [ ] ;陈彦华 等 ( 199 8 ) 对碳 酸 盐岩 深 溶 作 用 动 力 学模 拟实 验 进 行 了研 究 , 认 为 热 对 流 循 环 才 是碳
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目石英砂 心烧 结 , 在样
品管顶部加聚四氟 乙烯盖子 , 中央 留有小孔 , 可让 流体流入 , 同时也可 阻止样 品管 内的流体与釜 内 流体发生离子交换 , 出 口端设计 6 个微调 阀门用
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式以逼近真实地质作用过程 , 对溶蚀作用进行 了
研究 , 探讨了溶蚀作用的对储层发育 的影响
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实验装 置
本 次实 验 采 用 的仪 器 设 备 与 以 前 的 实 验 相
第 32 卷
压为 0 一 0 MP 5 a 的条件下 的溶解动力学 , 表明碳
酸盐岩的溶解动力学进行了实验研究
, 其最高
酸盐矿物的溶解与 H 2C 03 水合物的浓度并不成比
例, 同时也只是较弱地依赖于 c 02 分压[ ] s 针对 温度与压力及 CO : 分压的这些实验均存在一定的
局 限, 如 S jo eb e r g 的 实 验, 实 验 温 度 最 高 只 到 62 , 而笔者前期的实验从常温到 20 0 , 其实验 结果及结论也与之截然不 同 , CO : 分压在地 质过 程中的意义并不重 要 , 因为在深埋条件下并不存 在气 液两 相 , 决 定溶 解能 力 因素不 是 C O : 分 压 , 而 是地层流体 的温度及压力
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碳 酸盐岩 的溶 蚀孔 隙及 大 型 的洞 穴 是 重要 的 油气 储集 空 间 , 在 含 C O : 流体 的作 用下 , 随着 地层 温度 压力 的变化 , 其溶 解 平衡 会 不 断被 打 破 和重 建 , 矿物会 在 一个 地方 发生 溶 解 , 而在 另 一 个地 方 发 生结 晶 为 了进 一步 了解 碳 酸 盐 岩溶 蚀 与 重结 晶的条件 过 程 及其 控制 因素 , 从 2 0 世纪 7 0 年代 以来 , 国外不 少 学 者 相 继 开 展 了有 关 碳 酸 盐 岩 的 溶蚀 模 拟 实 验 , S jo e b e r g 等 ( 19 8 4 ) 在 1 一6 2 和
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20 世纪 9 0 年代以来 , 国内也开展了这方面 的 工作 , 祝凤君(1 99 0 )系统讨论 了碳酸盐岩裂隙溶 蚀 反应 动力 学 的实 验 结 果 4 ;但 实 验 是 在 玻 璃 仪
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p H 值 2 .7 一 8.4 的水 溶 液 条件 下 进 行 了方 解 石 的 溶解 动力学 实 验 , 结 论 认 为方 解 石 的 溶 解 与 温 度 有着较 好 的相 关 性 , 方 解 石 的 表 面 化 学 反 应 速 率 常数 随 着 温 度 的 降 低 而 增 加 1; Am t h e i 等 (1 9 8 5 )提 出方 解石 的溶 解能力 主要 受 C O Z 分压 的 影 响 , C 0 2 分 压 的增 加 会 导 致 方 解 石 溶 解 度 的 增 加[ ] ;P 2 o kr ov s ky 等 ( 200 5 ) 系统 研 究碳 酸 盐矿 物 ( 包括方 解石 白云石 和菱 镁 矿 ) 在 2 5 和 coZ分
温度仅为 10 0
, 所以对动力学参数仅在 1 00
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笔者对于温度和压力单因素的模拟实验得 到
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水溶液 对碳 酸盐 岩 的溶 蚀会 在 6 0 一 0 9
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溶蚀高 峰 ;在 恒温 条 件下 , C O : 水 溶 液 对碳 酸盐 岩 的溶蚀 会 随压力 的增 加 而增 加 , 但 是 , 当压 力 大 于 34 M Pa 后 , 压 力 对 溶 蚀 作 用 的 影 响 变 得 较
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第3 2 卷 第4期 文章编号 : 0253 一9985 (2011)0 4 一 4 99 一 0 07
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碳 酸盐 岩 溶 蚀 窗 的形 成 及 地质 意 义
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关键词 :溶蚀作用 ;模 拟实验 ;碳酸盐岩 ;四川 盆地 中图分类号 : TE I 2 .2 文献标识码 :A
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左右 时 , 溶蚀能力达到最低 , 此时的溶蚀 能力仅 比常温下略高 一些
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