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      酸-巖溶蝕過程的瞬態表征研究的最新進展

      作者:凌博聞 2022-08-17 09:42 來源:
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      酸-巖溶蝕現象在自然過程和工業應用中十分普遍:全球碳循環中的溶蝕碳排放,二氧化碳的礦化封存,油氣儲層的酸化壓裂改造等情景中都存在巖石的酸化溶蝕。真實巖石溶蝕過程所涉及的地球化學反應鏈復雜,流動、溶質運移和反應耦合緊密,且孔隙結構和形貌改變明顯,這些特征為研究酸-巖交互機理和建立反應流模型帶來了巨大挑戰?,F有的微觀尺度實驗方法缺少對真實巖樣溶蝕過程的瞬態表征和動態測量,因而很難為溶蝕反應的機理研究提供必要的實驗證據,也很難為動態反應流模型提供必要的參數測量。

      針對以上問題及應用需求,中科院力學所流固耦合系統力學重點實驗室凌博聞研究員與美國斯坦福大學研究團隊合作,研發了嵌入真實巖樣的微流實驗平臺,在孔隙尺度實時記錄溶蝕反應對頁巖樣本結構和流體流場的影響。結合成分分析和圖像識別技術,工作對不同礦物比例樣本的溶蝕過程進行研究,總結了孔隙結構的瞬態變化規律。同時,本工作對碳酸鹽富集、黏土富集、碳酸鹽-黏土混合的頁巖樣本進行溶蝕實驗,將結果和經典反應流模型進行比對,以進一步歸納了動態反應參數的標定方法,這一工作為發展新的全耦合反應流模型提供了實驗數據支持。

      圖 酸化溶蝕反應對孔隙結構的改變

      該成果以“Probing Multiscale Dissolution Dynamics in Natural Rocks through Microfluidics and Compositional Analysis”為題發表在國際權威期刊Proceedings of the National Academy of Sciences上,凌博聞研究員為論文第一作者 (Ling, Bowen, M. Sodwatana, A. Kohli, C. M. Ross, A. Jew, A. R. Kovscek and I. Battiato, PNAS, 2022. 119(32): p. e2122520119.)。

      原文鏈接:https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2122520119

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