伊利石中Si/Al元素在碳酸溶液中溶解的动力学特征

摘要：

查明碳酸溶液与伊利石矿物(煤层主要黏土矿物之一)的反应特征,能够为煤层气井注CO2提高采收率(ECBM)工艺泵注参数优化及储层物性变化分析提供理论依据.为此,以沁水盆地潞安矿区余吾、常村矿煤样为例,测试了煤样中黏土矿物的含量,进行了25℃、35℃、45℃条件下,单一伊利石矿物与不同酸度碳酸溶液的反应实验;应用分光光度计、X射线衍射仪、能谱仪测试分析了反应液中Si、Al元素含量和反应前后伊利石结构与元素变化的情况,得出了Si元素溶出的反应动力学模型,并求取了Si元素溶出的表观活化能.实验结果表明:①当溶液pH值和反应时间相同时,Si元素的溶出量随温度的升高而增大,而Al元素的溶出量变化却很小;②当溶液pH值和温度相同时,随反应时间增加,Si元素含量呈先增加后减小的趋势,并有一定的振荡,且温度越高,Si元素达到溶出最大值的时间越短,而Al元素溶出速率较快,迅速达到溶出平衡;③Si元素的溶出符合扩散控制的界面反应模型,pH值越低,Si元素越易于溶出,表观活化能越小;④由于碳酸酸性较弱,伊利石与其反应后,晶体结构未发生明显的破坏.

关键词：伊利石、碳酸、硅元素、铝元素、溶解、反应动力学、CO2泵注、界面反应模型、表观活化能

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分类号：O64;TB5

资助基金：国家科技重大专项课题“大型油气田及煤层气开发”2011ZX05042-003;河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地开放课题WS2013B06

在线出版日期：2014-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：20-26