中文名 | 环境酸化 | 外文名 | environmental acidification |
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学 科 | 环境科学 | 释 文 | 环境功能衰退 |
虽然在天然状态下,部分地区的土壤也呈现酸化,具有与之相适应的生态系统,但酸沉降将使其酸度更高。酸沉降的长期影响必须引起土壤酸碱特性的改变,致使土壤pH值、阳离子交换容量和盐基饱和度的降低,这已经是环境酸化研究者的共识。酸沉降消耗土壤中的阳离子使土壤逐渐酸化,而基岩的风化又不断地向土壤输送阳离子,同时土壤的反硝化、硫酸盐的还原使土壤碱性增强,硝化、阳离子被植被吸收可使土壤变酸。土壤作为酸沉降的直接受体,它的酸碱特点是酸沉降、土壤物理、化学及生物过程的综合作用结果。一般 来说,土壤本身对酸沉降具有较大的缓冲作用。土壤是人类赖以生存的基础,逐渐变酸的土壤可以改变动植物已经适应的生存条件,从而影响农业生产、森林生长等。土壤酸化还可以影响营养元素的地球化学循环,造成有毒有害元素的活化等。同时大部分酸沉降首先降落到土壤上,然后经径流汇入江河和湖泊等水体,所以土壤也是该地区水体是否易于酸化的重要影响因子。
酸沉降的最终归宿是江河和湖泊等水体。水体酸化是酸沉降长期影响的必然结果,酸化水体的恢复也必然是一个漫长的过程,最早发现的水体酸化现象是20世纪50年代初英国谢尔菲德地区的沼泽地表水体酸化现象。酸化水体已经在加拿大、美国东部和瑞典、挪威和中国西南地区也出现了酸化水体。淡水是人类和动植物生存的必需的、有限的资源。水体酸化增高金属的迁移率。水体中高含量的铅可以损伤鱼鳃,引起鱼的大量死亡。高含量的镉对鱼骨架造成损害,妨害硅藻的生长,镉还可以通过食物链富集而危害食物链上层的有机体。地下水酸化可以造成土壤和输水管道系统的金属溶出。
环境酸化是大气遭受人为污染形成的酸性降水落到地表后所造成的土壤和水体酸化及环境功能衰退的现象。是全球性的环境污染问题之一。包括大气、土壤、水体的酸化,是人类活动的产物。环境酸化首先是大气环境的酸化,即大气中含有大量的人类排放的酸性气体。酸性气体随降雨、降雪或直接落入水体和土壤中可能造成土壤和水环境的酸化。环境酸化对人类生活极其赖以生存的生态环境具有严重的影响,而且酸化污染是区域污染,尤其是土壤和水体的酸化是酸沉降的长期影响结果。难于治理,是最引人注目的世界环境问题,也是我国重大的环境问题之一。
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我国人民食用以植物油为主,绝大多数的食用油均需精炼。随毛油品种、含杂量以及食用油等级,它们的精炼有所不问,但是大体上分为碱炼和水化两大类,前者所得的沉淀物称皂脚,后者称油脚,不同之处前者采用液碱使毛油...
酸化油是指对油脂精炼厂所生产的的副产品皂脚进行酸化处理所的得到的油。主要用途:用于冷拉丝厂、钢铁厂,还可用于制药厂,医疗保健,饲料厂,砖瓦厂脱模(隔离)。
大气环境的酸化表现在酸沉降现象的发生。酸沉降现象早在100多年前就被注意到,1852年英国化学家R. Smith提出空气中存在酸性物质并于1872年提出酸雨这一术语。酸沉降是描述从大气向地表输入各种酸性物质的过程,包括酸性湿沉降和酸性干沉降。当降雨、降雪等具有酸性时称为酸性湿沉降。直接为地表包括植被等所接受的酸性物质称为酸性干沉降。酸雨是指pH低于5.6的天然降水,在学术上通常将低于背景pH值的降水称为酸雨,酸雨也是酸性湿沉降物的总称,是人类社会工业化的产物,造成酸雨的酸性气体主要是二氧化硫和氮氧化物。同自然排放的这些酸性气体相比,就总量而言,人类活动的排放占据相当一部分,有资料估计占排放量的2/3,最重要的是人类排放酸性气体的不均匀性,使得局部地区尤其是城市地区产生了严重酸雨污染。
环境的酸化对生态系统中Ca的平衡造成巨大影响。在海洋生态系统中表现为,随着pH下降海水中CO32-浓度降低,富Ca海洋生物无法维持其体内CaCO3形成的硬质结构,造成珊瑚钙化生长变缓、翼足目软体动物外壳腐蚀穿孔等,影响其种群繁衍。另外,在陆地生态系统中,由于酸雨的长期淋溶,大量的生物可利用Ca,从生态系统中流失,动植物无法获得充足的Ca来满足其生理需要。蜗牛、水虱等土壤及湖泊中高Ca 动物的生长、繁殖受抑制,鸟类也由于缺Ca,造成种群数量下降。陆地植物体内依赖于Ca的信号转导系统也遭受严重干扰,进而影响光合、抗逆和繁殖等诸多生理过程,表现出不同程度的生产力、物种多样性下降和森林的衰退。环境酸化导致不同生态系统中Ca循环失衡,大多表现出不利于富Ca生物体的存活,这可能是一个较为普遍的生态学模式。 2100433B
岩石在酸化环境下的强度损伤及其静态加速模拟——在不同质量百分比(1.0%,5.0%及 10.0%)的 3种酸溶液(H2SO4,HNO3和 HCl)中,对大理岩和辉绿岩的水岩作用进行了静态长时(900 d)加速浸泡试验模拟,分析了岩石单轴抗压强度、劈裂法抗拉强度和表面肖氏硬度的损伤对...
碳酸盐岩酸化过程中酸液滤失较严重,这将直接影响施工效果。一方面在碳酸盐岩基质酸化时,由于酸蚀孔洞的形成将增加基质的孔隙度,同时地层流体可经酸蚀孔洞流入井筒,降低近井带的渗流阻力;但是,在酸压过程中,酸蚀孔洞的形成将导致酸液大量的滤失,严重降低酸液有效穿透距离,影响酸压增产效果,使得现场施工很难达到设计施工效果。从酸蚀孔洞的成因、酸液滤失机理、酸液滤失的控制等多方面进行了论述,讨论了控制酸液滤失的方法和有效的工艺措施,并对碳酸盐岩油藏酸化施工提出了切实可行的施工建议。
要根据酸化的目的来选择不同的酸和用酸量。例如要使砷酸钠(Na3AsO4)溶液氧化碘化钾,必须用强酸硫酸或盐酸将溶液酸化至强酸性。因为只有在强酸性下砷酸钠才具有较强的氧化性。
所谓酸化就是在溶液中加氢离子使溶液的pH值变小且加入的酸不会与原溶液中的离子发生反应。例如:酸化的高锰酸钾溶液,即在高锰酸钾溶液中加入稀硫酸等非还原性酸调节酸度以增加高锰酸钾溶液的氧化性。
所谓碱化与酸化类似。盐化这个概念很少在高中课本中提到。盐化的概念就是在溶液中增加与原溶液中离子不反应的盐增强其的导电能力。
电解质在水溶液中和在熔融状态下的区别则是:电解质在水溶液中其实质是电解质要与水溶液中的水分子及其少量电离的氢离子和氢氧根离子产生一定的作用。有些弱碱弱酸盐在水溶液中就不能存在。如:碳酸铵盐在水溶液中会双水解为氨气和二氧化碳和水。电解质在熔融状态下就是单纯电离成相应的阳离子和阴离子。碳酸铵盐在熔融状态下也能够电离为铵根离子和碳酸根离子。
是强化采油(EOR)的一种措施,是油气井增产、注入井增注的一项有效的技术措施。其原理是通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用,恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。酸化按照工艺不同可分为酸洗、基质酸化和压裂酸化(也称酸压)。酸洗是将少量酸液注入井筒内,清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及垢等,并疏通射孔孔眼。基质酸化是在低于岩石破裂压力下将酸注入地层,依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。酸压(酸化压裂)是在高于岩石破裂压力下将酸注入地层,在地层内形成裂缝,通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。酸化施工使用诸如水泥车、泵车一类的施工车辆,将酸性水溶液(如,盐酸、氢氟酸、有机酸)注入地层。注入的酸液会溶解地层岩石或胶结物,从而增加地层渗透率,使油气的产出、驱替水注入更加方便。在酸化施工中,为了提高酸化效果,可以采用聚合物稠化酸注入、有机缓速酸注入、变粘酸酸化、粘弹性表面活性剂酸化等新工艺。
目前的酸化技术主要分为三类:
(1)酸洗酸化;
(2)解堵酸化;
(3)压裂酸化。
酸化解堵工艺技术是解除油气储层近井地带污染,恢复油气井产能的一种有效措施。"九五"期间通过大量的室内实验和现场实践,形成了适合冀东油田不同油藏类型、不同堵塞特点的系列酸化解堵工艺技术。
(一)概念
酸化:就是利用酸液的化学溶蚀作用,溶解地层堵塞物,扩大或
延伸地层缝洞,以恢复和提高地层的渗透率,减少油流入井阻力或注水阻力,从而达到油井增产、水井增注的目的。
(二)地层堵塞的原因分析
就油气层损害而言,地层堵塞是由储层本身潜在的伤害因素和外界共同作用的结果。储层本身的伤害因素包括储层敏感性矿物、储渗空间、岩石表面性质及储层流体性质、储层温度、压力等受外界条件影响导致储层渗透性降低;而外在因素则指的是钻井、固井、生产及修井等过程中外来流体与岩石或储层流体不配伍,毛细管阻力以及固相颗粒对储层渗流通道造成的堵塞。
(三)主要的堵塞类型及形成机理
1.钻井泥浆固相颗粒、水泥封层固相颗粒及泥浆和水泥浆滤液对储层渗透率的损害
以高104-5区块为代表的浅层高孔高渗储层,在钻井过程中,受泥浆固相颗粒污染极为严重。高104-5储层孔喉半径为13.7~44.2μm,泥浆中固相颗粒平均粒径为10~40μm,钻井过程中较大密度的泥浆固相颗粒及其滤液极易进入储层,堵塞半径相对较小,致使近井地带的渗透率大幅度下降。
另外,在高104-5等油藏物性较好的区块实施老井挖潜措施时,对于高含水井找水后通常采用水泥进行封层并对有潜力的层重新补孔。在施工过程中,水泥固相颗粒及水泥浆滤液对储层近井地带渗透率的损坏也相当严重。
在所有泥浆和水泥污染的油井中,高104-5块污染井数占60%;其次为高浅、唐南及外围,占20%;老爷庙油田占11%,高尚堡和柳赞深层污染井数较少。
2.外来流体对储层渗透率的损害
外来流体主要是指完井、试油、生产及修井过程中洗井液、压井液等外来的各种水基工作液。高尚堡和柳赞油田深部如高5、高10、高30、柳13等区块,由于强水敏和中低孔渗的油层特性,受上述外来流体的伤害尤为突出。
外来流体对各区块油层都有不同程度的污染,但高尚堡深层和柳赞油田是受外来液污染的主要区块,分别占污染总数的47.6%和23.8%。
3.正常生产过程中微粒运移对储层的伤害
生产过程中的微粒运移是指储层中粘土矿物或微细颗粒,如石英、长石等随着流体逐渐产出,其中一部分与原油混合形成油泥沉积在近井地带,造成储层渗透率的下降。这种堵塞极易发生在储层胶结疏松的稠油油藏。
微粒运移对油层的堵塞应归因于储层内、外因素的共同作用,高104-5块和庙28-1馆陶组胶结疏松,存在着较严重的水敏及速敏特征。在开发生产过程中主要表现为周期性产量下降,解堵作业后产量回升,生产一段时间后产量又缓慢下降,动液面逐渐加深,最后不出,又需要进行解堵作业。然而修井作业、解堵作业以及较高的采液强度又会在不同程度上加重微粒运移堵塞地层的现象发生。
在冀东油区的主力区块中微粒运移最严重的区块是高104-5,占总数的92.8%,这与该区块储层本身的地质特征和原油物性较差是密不可分的。
冀东油区各区块同时存在着水敏、盐敏、速敏等潜在伤害因素。其中高104-5区块主要伤害因素为微粒运移及泥浆、水泥污染油层;高尚堡深层主要伤害因素为外来流体和泥浆;柳赞油田以外来流体为主要伤害因素;老爷庙、唐南等油田均存在着一定程度的泥浆、外来液及微粒运移等油层污染。