论文部分内容阅读
CO2、CH4和N2是地质流体的常见组分,其压力-体积-温度-组成(PVTx)和气-液相平衡(VLE)性质对于获取相应流体包裹体(古流体)的组成、温度和压力,具有重要的意义。混合气体CO2-CH4-N2在电解质水溶液中的溶解度可以为深部咸水层储存CO2提供定量评测。由于实验数据的有限性,热力学模型越来越成为一个强有力的工具。基于这个目的,本文主要在CO2状态方程的应用、CO2-CH4-N2流体混合物状态方程及应用、CO2-CH4-N2混合气体在电解质水溶液中的溶解度预测方面做了相应的工作,具体如下:(1)亥姆霍兹自由能形式的SW96方程(Span and Wagner,1996)是目前最准确的CO2流体状态方程,该方程能够重现216.592K到1100K和0到8000bar下CO2的所有热力学性质。本研究利用热力学关系及计算方法,以相变温度为基础,将SW96方程应用于流体包裹体研究中:计算流体包裹体的饱和性质、气相体积分数和等容线。同时应用SW96方程计算了矿物脱碳反应的平衡曲线。(2)对于CO2-CH4-N2体系,建立了一个通用的亥姆霍兹自由能形式状态方程,能很好重现CO2-CH4-N2体系的PVTx和VLE实验数据,有效温度和压力高达673K和1000 bar。结合本状态方程和固体CO2的吉布斯自由能模型,可确定CO2-N2体系流体包裹体的组成和摩尔体积,以及相应的等容线。三元体系混合物状态方程也可应用于流体包裹体研究中,计算其等容线和均一压力。(3)结合本研究中建立的CO2-CH4-N2体系状态方程以及先前的纯组分气体(CH4、CO2和N2)在电解质水溶液中溶解度模型,利用相平衡时的活度-逸度关系,预测了混合气体CO2-CH4-N2在多组分电解质水溶液中的溶解度。与可得的实验数据进行比较,预测的结果非常一致。