金刚石压腔结合高速录像进行气-液体系中气相溶解、出溶动力学原位研究

利用水热金刚石压腔原位观测优势,结合显微镜高速录像技术,进行空气–H2O体系中气相溶解和出溶动力学实验研究。实验对金刚石压腔体系气泡生长、溶解过程进行原位实时记录,根据录像文件分解的照片来精确确定反应时间和温度,利用照片所记录的气泡半径随时间的变化来推算其体积生长参数和溶解程度。气–液相均一体系降温可促使气泡出溶,降温速率不同,观察到气泡出现的时间不同,降温速率越大气泡出现越快,气泡的生长受扩散作用控制。气–相平衡体系中,气泡半径随温度的变化分为3个阶段:初始升温阶段,气泡半径随时间迅速减小;中间阶段,伴随温压降低导致的膨胀作用使气泡半径变化较小;后期恒温阶段,气泡继续溶解直至消失,溶解速率低于初始阶段。多气泡体系溶解实验中:初始升温阶段,溶解速率与气泡半径不相关;后期恒温阶段,溶解速率与气泡半径负相关,半径越小,溶解速率越大。

碳酸盐岩-H_2S平衡体系原位溶蚀模拟实验及其地质意义

利用自主组装的水热金刚石压腔设备,结合激光拉曼光谱,原位连续观察封闭条件下碳酸盐岩与H2S溶液反应的升温(室温→230℃)和降温(230℃→室温)过程。实验结果表明,从室温升温至140℃,碳酸盐岩矿物大量沉淀,继续升温至230℃,沉淀较少。随着温度、压力的升高,碳酸盐岩整体趋于沉淀,且白云石比方解石、白云岩比灰岩更稳定。随着温度、压力的降低,碳酸盐岩少量溶蚀。根据实验结果推测,在深部封闭条件下,随着埋深增加,碳酸盐岩整体趋于胶结,原始孔隙度较好的储层经过快速封闭埋藏及缓慢抬升,有利于形成优质储层。断裂、岩浆热液等活动可能打破封闭体系,其改造作用需进一步研究。

基于原位溶蚀模拟实验的四川盆地二叠系栖霞组-茅口组白云岩孔隙演化

利用水热金刚石压腔装置结合激光拉曼光谱和光学显微镜设备,实现了碳酸盐矿物/岩石-流体的原位模拟实验。结合四川盆地实际地质条件,针对栖霞组-茅口组白云岩进行了封闭-开放-封闭的连续变化体系原位模拟实验,通过乙酸酐的水解实现了封闭压腔内乙酸的原位生成。实验结果表明,封闭体系-阶段性开放体系中,碳酸盐岩样品边缘及解理处发生溶蚀,溶蚀规模与酸性流体通量有关。进入封闭体系后,溶液离子相对浓度的拉曼半定量结果显示趋于沉淀方向。实验结果结合四川盆地二叠系实际地质条件,表明川西南地区栖霞组-茅口组中粗晶白云岩晶间孔-晶间溶孔的演化符合实验模拟的封闭-开放-封闭体系,构造断裂与酸性流体对离子的搬运作用对体系内的孔隙和物质实现了溶蚀-胶结的再分配。