CH4、CO2与稀有气体溶解度的估算模型及其地质应用

作者：陈祥瑞; 王云鹏^*; 何志华; 范桥辉

来源：天然气地球科学, 2023, 34(04): 707-718.

• CH4与CO2
• 稀有气体
• NaCl溶液
• 亨利常数
• 溶解度模型

CH4、CO2、稀有气体的溶解度模型在地球科学领域应用广泛。它们的溶解度模型在研究流体包裹体的均一化压力、古气温变化、天然气运移与聚集规律、富氦天然气成藏、储层中气—水体积比等方面发挥着重要作用。主要综述了纯水与NaCl水溶液中CH4、CO2、稀有气体溶解度研究的新进展。重点介绍了精度高且适用性广的模型的建立过程及其适用范围，并给出了部分模型的计算结果。包括：(1)0～250℃、0.1～200 MPa、0～6.0 mol/kg NaCl溶液中CH4的溶解度模型；(2)0～450℃、0.1～150 MPa、0～4.5 mol/kg NaCl溶液中CO2的溶解度模型；(3)0～80℃范围内大气稀有气体溶解度与亨利常数的计算模型；(4)纯水中稀有气体亨利常数计算模型；(5)0.1 MPa、0～65℃、0～5.8 mol/kg NaCl溶液中稀有气体的溶解度模型。CH4与CO2的溶解度模型复杂，但精度高，适用范围广。稀有气体溶解度模型的精度相对较低，适用范围相对较小，有待进一步提高与改进。CO2—稀有气体—水体系中，低密度的CO2对稀有气体溶解度的影响较小，而高密度的CO2对稀有气体的溶解度有较大的影响。目前还无法判断CH4—CO2—稀有气体共存时对彼此溶解度的影响程度，其混合气的溶解度模型需要加强研究。

• 单位
  中国科学院广州地球化学研究所; 中国科学院西北生态环境资源研究院; 有机地球化学国家重点实验室