高温高压下烷烃-CO_(2)-水混溶过程与模式——基于显微可视化热模拟和分子动力学模拟  

作　　者：远光辉[1,2] 吴姝琪 操应长 靳子濠[1] 刘可禹 王艳忠 

机构地区：[1]中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室,青岛266580 [2]青岛海洋科学与技术试点国家实验室,海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,青岛266071

出　　处：《中国科学：地球科学》2023年第7期1637-1662,共26页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金项目(批准号:42222208、41821002);泰山学者青年专家项目(编号:tsqn201909061);中央高校创新基金项目(编号:20CX06067A);青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东省专项经费项目(编号:2021QNLM020001)资助。

摘　　要：含油气盆地深层-超深层地质流体类型多样,并在更加高温-高压条件下表现出更强的活跃性和未知性.本文以25~425℃、5~105MPa条件下的CH_(4)/C_(3)H_(8)/C_(6)H_(14)/C_(8)H_(18)-水和C_(6)H_(14)/C_(8)H_(18)-CO_(2)-水体系为例,利用原位可视化微米石英管模拟系统和分子动力学数值模拟平台,开展了低温低压到高温高压全过程条件下有机-无机流体混溶过程微观可视化热模式研究,系统探讨了各体系流体在温度压力增加过程中的混溶过程、规律和微观混溶机理.结果表明,不同烷烃-水和烷烃-CO_(2)-水体系的混溶不是瞬间完成的,实验过程中不同物质间的混溶程度整体上均随温压升高而逐渐增强,根据物理模拟实验可分为明显开始混溶、分段动态混溶和基本完全混溶3大阶段,结合物理热模拟和分子动力学数值模拟,又可将烷烃-水和烷烃-CO_(2)-水体系的混溶过程分别细分出7个和8个精细混溶阶段.碳数影响烷烃-水的混溶进程,C_(3)H_(8)、C_(6)H_(14)、CH_(4)、C_(8)H_(18)与水混溶所需的温压条件依次增高;CO_(2)对烷烃和水的混溶起到桥梁作用,CO_(2)的存在显著降低烃-水的初始、动态和完全混溶所需温度.成果对研究和认识深层-超深层高温高压体系中复杂地质流体混存状态有重要意义.

关 键 词：高温高压 烷烃-水-CO_(2) 地质流体混溶过程 原位可视化热模拟 分子动力学模拟 

分 类 号：P618.13[天文地球—矿床学]