含烃流体与方解石的相互作用模拟实验及其地质意义

Interactions between hydrocarbon-bearing fluids and calcite in fused silica capillary capsules and geological implications for deeply-buried hydrocarbon reservoirs

深层-超深层含油气盆地埋藏演化过程中,含烃流体与储层间的相互作用深刻影响着油气和储层的质量演化,仍是需要进一步研究的科学问题.文章以烷烃-水溶液-方解石体系为例,应用熔融石英毛细管实验技术和光谱分析技术,结合扫描电镜观察等分析手段,探讨了高温条件下,有水体系和无水体系中方解石与烃类间相互作用过程与机理.结果表明,体系中有水存在时,将发生广泛的有机-无机相互作用,且不同的无机组分对烃类裂解有不同的影响.蒸馏水能够促进自由基热裂解和水氧化反应,生成更多的低分子量烃类、二氧化碳以及羧酸等有机酸,并抑制自由基铰链反应,生成较少高分子烃类;氯化钙盐水中,由于自由基的生成受到高浓度钙离子的抑制,烃类气体产量较蒸馏水体系低.方解石在不同流体环境中的表面反应性不同,决定着其对烃类裂解的不同催化效果.在烷烃-无水体系中,方解石能够促进生成更多裂解气和高分子量烃类,而在烷烃-有水体系中,方解石既能促进生成裂解气也能抑制高分子量烃类的生成,并与有机酸发生表面反应,导致方解石的溶解.因此,深层油气藏埋藏演化过程中,有机-无机作用除受温度压力控制外,还将受到地层水丰度、类型、矿化度和矿物等多因素的共同控制,并导致烃类裂解和储集性能的差异演化.