Sự Tương Phản Trong Độ Ướt Giữa Các Khoáng Chất Kaolinite và Illite: Đặc Trưng Bằng Phổ Hấp Thụ Infrared và X-Ray

Cambridge University Press (CUP) - Tập 45 - Trang 184-193 - 1997
Jean-Louis Bantignies1, Christophe Cartier dit Moulin1, Hervé Dexpert1
1Laboratoire pour l’Utilisation du Rayonnement Electromagnétique, CNRS-CEA-MENESRIP, bâtiment 209D, Université Paris-Sud, Orsay, France

Tóm tắt

Một đá chứa nước là một cấu trúc địa chất có tính rỗng nằm trong sự tiếp xúc với hai chất lỏng, nước mặn và dầu. Kiến thức cải thiện về độ ướt của đá là rất quan trọng để ước lượng lượng dầu thô trong các nguồn tài nguyên dưới lòng đất. Ngành công nghiệp dầu khí đã quan sát thấy rằng sự tương phản về độ ướt trong các đá chứa nước trầm tích thường có sự tương quan lớn với sự hiện diện của các loại đất sét, illite và/hoặc kaolinite trong không gian giữa các hạt của đá. Chính xác hơn, bề mặt của các hạt illite có xu hướng ưa nước mặn. Kaolinite có xu hướng hấp thụ dầu một cách ưu tiên, điều này đã truyền đạt các đặc tính kỵ nước của nó cho bề mặt khoáng vật. Sử dụng phổ hấp thụ tia X (XAS) và phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), chúng tôi đã nghiên cứu quá trình hấp thụ asphaltenes trong sự hiện diện của nước ở mức độ vi mô. Chúng tôi đã chứng minh một cách thực nghiệm rằng sự tương phản về độ ướt quan sát được ở kaolinite và illite có liên quan đến sự khác biệt cấu trúc giữa hai loại đất sét này, và chúng tôi chỉ ra vai trò của các nhóm hydroxyl trên bề mặt hạt. Với các vật liệu đất sét, độ tinh khiết của mẫu là hạn chế quan trọng nhất trong việc sử dụng định lượng cấu trúc tinh vi hấp thụ tia X kéo dài (EXAFS).

Từ khóa

#đá chứa nước #độ ướt #dầu thô #đất sét #illite #kaolinite #phổ hấp thụ tia X #phổ hồng ngoại biến đổi Fourier #asphaltenes

Tài liệu tham khảo

Bantignies JL, Cartier dit Moulin C, Dexpert H, Flank AM, Williams G. 1995. Asphaltenes adsorption on kaolinite: Characterization by infrared microspectroscopy and X-ray absorption spectroscopy. CR Acad Sci, Ser II a:699–709.

Barrios J, Plancon A, Cruz MI, Tchoubar C. 1977. Qualitative and quantitative study of stacking faults in a hydrazine treated kaolinite. Relationship with the infrared spectra. Clays Clay Miner 25:422–429.

Berhouet S. 1994. Modélisation moléculaire des intéractions entre minéraux et constituants lourds du pétrole [Ph.D. dissertation]. Paris, France: University of Paris IV. 187 p.

Bish DL, Van Dreele RB. 1989. Rietvield refinement of non-hydrogene atomic positions in kaolinite. Clays Clay Miner 37:289–296.

Brindley GW, Kao C, Harrison JL, Lipsicas M, Raythatha R. 1986. Relation between structural disorder and other characteristics of kaolinites and dickites. Clays Clay Miner 34:239–249.

Briois V, Sainctavit Ph, Flank A-M. 1993. Polarization dependence of XANES of α-quartz: Experiments and full multiple-scattering calculations. Proc 7th Int Conf X-ray Absorption Fine Structure; Kobe, Japan. J Appl Phys 32, suppl 32-2:52–54.

Brown GE, Calas G, Waychunas GA, Petiau J. 1988. X-ray absorption spectroscopy: Applications in mineralogy and geochemistry. In: Hawthorne FC, editor. Spectroscopic methods in mineralogy and geology. Rev Mineral 18:431–512.

Cabaret D, Sainctavit P, Ildefonse P, Flank AM. 1996. Full multiple scattering calculations on silicates and oxides at Al K-edge. J Phys Condens Matter 8:3691–3704.

Chisholm-Brause CJ, Hayes KF, Roe AL, Brown GE, Jr, Parks GA, Leckie JO. 1990. Spectroscopic investigation of Pb(II) complexes at the γ-Al2O3/water interface. Geo-chim Cosmochim Acta 54:1897–1909.

Chisholm-Brause CJ, O’Day PA, Brown GE, Jr, Parks GA. 1990. Evidence for multinuclear metal-ion complexes at solid/water interfaces from X-ray absorption spectroscopy. Nature 348:528–530.

Clementz DM. 1976. Interaction of petroleum heavy ends with montmorillonite. Clays Clay Miner 24:312–319.

Cuiec L. 1991. Evaluation of reservoir wettability and its effect on oil recovery. In: Morrow NR, editor. Interfacial phenomena in oil recovery 36. New York: Marcel Dekker. p 319–376.

Czarnecka E, Gillott JE. 1980. Formation and characterization of clay complexes with bitumen from Athabasca oil sand. Clays Clay Miner 28:197–203.

Farmer VC. 1974. The layer silicates. In: Farmer VC, editor. The infrared spectra of minerals. London: Mineral Soc. p 331–363.

Fassi-Fihri O. 1991. Wettability studies at the pore level: A new approach by the use of cryo-scanning electron microscopy. Review of the French Institute of Petroleum. IFP report 38985. p 44.

Heller-Kallai L, Huard E, Prost R. 1991. Disorder induced by de-intercalation of DMSO from kaolinite. Clay Miner 26:245–253.

Henderson CMB, Cressey G, Redfern SAT. 1995. Geological applications of synchrotron radiation. Radiat Phys Chem 45:459–481.

Ildefonse P, Calas G, Flank AM, Lagarde P. 1995. Low Z elements K-edge X-ray absorption spectroscopy in minerals and disordered systems. Nucl Instrum Methods Phys Res, Sect B 97:172–175.

Ildefonse P, Calas G, Kirkpatrick RJ, Montez B, Flank AM, Lagarde P. 1992. Local environment of aluminum in amorphous alumino-silicates by using XANES and MAS NMR. In: Kharada H, Maest D, editors. Proc 7th Int Symp on Water-rock Interaction; Rotterdam, The Netherlands. Rotterdam: Balkema. p 153–158.

Ildefonse P, Calas G, Kirkpatrick RJ, Montez B, Flank AM, Lagarde P. 1994. 27Al MAS NMR and aluminum X-ray absorption near edge structure study of imogolite and allophanes. Clays Clay Miner 42:276–287.

Jerauld GR, Rathmell JJ. 1994. Wettability and relative permeability of Prudhoe bay: A case study in mixed-wet reservoirs. Proc 3rd Int Symp on Evaluation of Reservoir Wettability and its Effect on Oil Recovery; Laramie, Wyoming. Laramie: Modern Printing. p 1.

Johnston CT, Sposito G, Agnew SF, Bish DL. 1990. Polarized single-crystal Fourier-transform infrared microscopy of Ouray dickite and Keokuk kaolinite. Clays Clay Miner 38:573–583.

Johnston CT, Sposito G, Birge RR. 1985. Raman spectroscopic study of kaolinite in aqueous suspension. Clays Clay Miner 33:483–489.

Kamijo N, Umesaki N, Fukui K, Guy C, Tadanaga K, Tat-sumisago M, Minami T. 1994. Soft X-ray XAFS: Local structure of mullite gels prepared from modified aluminum alkoxides. J Non-Cryst Solids 177:187–192.

Keller-Besrest F, Benazeth S, Souleau C. 1994. Pharmatical silver doped clays: An EXAFS study from silver to silicon K-edges absorption. J Phys IV, colloque C9 4:299–302.

Koningsberger DC, Miller JT. 1994. Local structure determination of aluminum in Y zeolite: Application of low energy X-ray absorption fine structure spectroscopy. Catal Lett 29:77–90.

Koningsberger DC, Prins R, editors. 1987. X-ray absorption: Principles, applications, techniques of EXAFS, SEXAFS, and XANES in chemical analysis. New York: J Wiley. 238 p.

Laffon, C. 1990. Etude par absorption X de matériaux céramiques obtenus par pyrolyse de précurseurs organosilicies [Ph.D. dissertation]. Orsay, France: University of Paris-Sud. 141 p.

Lagarde P, Flank A-M, Tourillon G, Liebermann R-C, Itie J-P. 1992. X-ray absorption near edge structure of quartz. Application to the structure of densified silica. J Phys 1:1043–1050.

Landron C, Cote B, Massiot D, Coutures JP, Flank AM. 1992. Aluminum XAS and NMR spectroscopic studies of calcium aluminosilicate glasses. Phys Status Solid: B 171:9–20.

Ledoux R, White JL. 1964. Infrared study of the OH groups in expanded kaolinite. Science 143:244–246.

McKeown DA. 1989. Aluminum X-Ray absorption nearedge spectra of some oxyde minerals: Calculation versus experimental data. Phys Chem Miner 16:678–683.

McKeown DA, Waychunas GA, Brown GE. 1985. EXAFS study of the coordination environment of aluminum in a series of silica-rich glasses and selected minerals within the Na2O-Al2O3-SiO2 system. J Non-Cryst Solids 74:349–371.

Mercier F. 1994. Caracterisation par différentes techniques de surface des associations organominérales dans des milieux modèles des roches réservoir de pétrole [Ph.D. dissertation]. Orsay, France: University of Paris-Sud. 150 p.

Michalowicz A. 1991. EXAFS pour le MAC. Logiciels pour la chimie. Paris: Société Française de Chimie, p 116–117.

Nutting PG. 1934. Some physical and chemical properties of reservoir rocks bearing on the accumulation discharge of oil. In: Wrather WE, Lahee FH, editors. Problems of petroleum geology. Tulsa, OK: Amer Assoc Petrol Geol. p 825–832.

Oinuma K, Hayashi H. 1965. Infrared study of mixed-layer clay minerals. Am Min 50:1213–1227.

Prost R, Dameme A, Driard J, Leydecker JP. 1989. Infrared study of structural OH in kaolinite, dicktite, nacrite and poorly crystalline kaolinite at 5 to 600 K. Clays Clay Miner 37:464–468.

Raupach M, Barron PF, Thompson JG. 1987. Nuclear magnetic resonance, infrared, and X-ray powder diffraction study of dimethylselenoxyde intercalates with kaolinite. Clays Clay Miner 35:208–219.

Robert M, Tessier D. 1974. Méthode de préparation des argiles des sols pour des études minérologiques. Ann Agron 25:859–882.

Roberts KJ, Robinson J, Davies TW, Hooper RM. 1993. Using soft X-ray adsorption spectroscopy to examine the structural changes taking place around Si and Al atoms in kaolinite following flash calcination. J Appl Phys 32:652–654.

Rothbauer R. 1971. Untersuchung eines 2MrMuscovits mit Neutronenstrahlen. Neues Jahrbuch fuer Mineralogie. Frankfurt: Institut f. Kristallographie, p 143–144.

Saada A. 1995. Origine des différences de propriétés de surface responsables des contrastes de mouilabilité des minéraux argileux des gisements pétroliers [Ph.D. dissertation]. Mulhouse, France: University of Haute-Alsace. 143 p.

Saada A, Siffert B, Papirer E. 1995. Comparison of the hy-drophilicity/hydrophobicity of illites and kaolinites. J Colloid Interface Sci 174:185–190.

Siffert B, Jada A, Wersinger E. 1992. Anionic surfactant adsorption on to asphalt-covered clays. Colloids Surf 69:41–45.

Sugahara Y, Satokawa S, Kuroda K, Kato C. 1988. Evidence for the formation of interlayer polyacrylonitrile in kaolinite. Clays Clay Miner 36:343–348.

Sugahara Y, Satokawa S, Kuroda K, Kato C. 1990. Preparation of a kaolinite-polyacrylamide intercalation compound. Clays Clay Miner 37:137–143.

Teo BK. 1986. EXAFS: Basic principles and data analysis. Inorganic chemistry concepts, vol 9. New York: Springer-Verlag. 349 p.

Tunney JJ, Detellier C. 1994. Preparation and characterization of two distinct ethylene glycol derivatives of kaolinite. Clays Clay Miner 42:552–560.

Van Oss CJ. 1992. Determination of contact angles and pores sizes of porous media by column and thin-layer wicking. J Adhesion Sci Technol 6:413–428.

Van Oss CJ. 1993. Acid-base interfacial interactions in aqueous media. Colloids Surf 78:1–49.

Yan N, Masliyah JH. 1994. Adsorption and desorption of clay particles at the oil-water interface. J Colloid Interface Sci 168:386–392.

Yariv S. 1992. Wettability of clay minerals. In: Schrader ME, Loeb GI, editor. Modern approach to Wettability, theory and applications, vol 11. tNew York: Plenum Pr. p 279–326.

Zoungrana T. 1994. Aspect énergétique de l’interface solideliquide et étude de l’altération de mouillabilité des solides [Ph.D. dissertation]. Montpellier, France: University of Montpellier II. p 82–88.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Cambridge University Press (CUP)

Tập 45

184-193

Thông tin tác giả