(精选)页岩气吸附解吸步骤
页岩吸附与解吸气量实验研究
第 1期
录 并 工 程
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研 究与探 讨 ・
页岩吸附与解吸 气量 实验研究
石文睿① 郭美瑜② 张建 平 ③ 冯 爱 国③ 赵 红 燕③ 叶 应 贵③ 石元会③
( ① 长 江 大 学 地球 物理 与 石 油资 源 学院 ; ② 香 港 中文 大 学 ; ③ 中石 化 江 汉石 油工 程 有 限 公 司测 录 井 公 司 )
0 引 言
页 岩气 是 一 种非 常 高效 的新 型清 洁 能 源 , 主 要 以游 离气 和 吸附气 形 式 存 在 于 富含 有 机 质 页岩 中 ,
l 页 岩 气 吸 附 与 解 吸 气 量
黏 土矿 物 颗 粒 、 有 机质 颗 粒及 孔 隙 表 面 分子 与 其 内部分 子受 力有 差异 , 存在 剩余 表 面力场 , 从 而形 成表 面势 能 , 使 得气 体 分 子 在 细 小颗 粒 表 面 上 的浓 度增 大 , 形 成 页 岩气 吸 附现 象 l _ 4 ] 。页 岩 气 解 吸是 吸 附 的逆过 程 , 与煤 层 气 的 解 吸机 理 基 本 相 同 。在 页 岩层 中 , 部 分 页岩气 通 常以 吸附状 态存在 , 页岩表 面 分子 与 甲烷 分 子间 的作用 力表 现为 范德 华力 。当处 于运ห้องสมุดไป่ตู้动状 态 的气体分 子 因温度 及压 力等 条件 的变 化
有重 要意 义 。所 谓 页岩含 气量 , 是指 每 吨 、 克或 单位 体 积 岩石 中所含 天然 气折算 到标 准温 度 ( 2 5 ℃) 和标
导致 动能增 加 , 以 至克 服 引 力 而脱 离 页岩 吸 附 成 为
游 离气 , 即形 成 页 岩气 解 吸现 象 。页 岩 解 吸 气量 也
页岩气吸附解吸步骤
3.4卖验步月蒙3.4.1物理模型制备(1)页岩样品采集:平凉页岩、SN121页岩、SN3页岩、SN56页岩、YN2 页岩.5#页岩,6#页岩,模型的基本参数如表3・2所示。
图3・1页岩吸附性能评价糸统示意图Fig 3・1 Shematic diagram of adsorption property evaluation of shale1 ■壽压气瓶,2 ■减压阀,3、5、7、9 ■阖门,4 ■标准喳,6 ■精密压力表,8■样品室,10■真空泵,11 ■恒温糸统。
^3-2页岩样豹基本参教Table3・2 Basic parameters of shale samples(2)或碎:用地质锤和全属研钵将大块页岩戒碎成丰厘耒耘径的小块。
(3)粉碎:将磨碎后的小块页岩用粉碎机将小块页岩粉碎。
(4)烘干:将所得页岩粉末放入烘箔内烘干。
(5)筛分:将所得页岩粉过筛,得到所需的60-230 q页岩粉未。
(6)封装:取试脸用岩样粉末,分次记录质量数据并倒入样%室内,捣卖,密封样為宝。
要求各次填样数量和捣卖力度相近,以保证所得物理模型压卖程度变化不丸图3-2页岩鮮哌性能评价糸统示意图Fig3-2 Shematic diagram of desorption property evaluation of shale1、5 ■阀门,2 ■标准•室,3 ■精密压力表,牛流通阀,&样為室,7 ■恆温糸统3.4.2压力对页岩吸附影响卖验步骤(1)按照图3・1连接仪器裝置,检查气密性,要求压力高于卖验最高压力1MPa,压力数据6小肘内保持不变,视为气密性良好。
(2)接入真空泵,关闭高压气瓶,关闭压力表,关闭3阀,打开5、7、9阀, 抽真空12小肘;关闭连接真空泵的阀,卸下真空泵。
(3)关闭样醃宝阀门7,打开阀门3、5,向标准宝充入卖验气体,关闭阀门3,记录压力为Pi(1) o(4)打开阀门5,待标准童和样醃童压力平衡后记录平衡压力之值P2(1) o(5)关闭阀门7,打开阀门3,向标准宝继续充入毛体至Pi(2),关闭阀门3, 重复步骤4。
页岩气吸附解吸研究调研
国内部分2009--上扬子区志留系页岩气成藏条件王社教等,对四川盆地长芯1井120m处所取岩心开展了70℃的等温吸附实验,该样品为志留系龙马溪组黑色页岩,有机碳含量为5.9,成熟度为3.26%。
在70℃等温条件下,随着压力增高,页岩吸附甲烷的能力逐渐增大,在压力达到8.5 MPa时,页岩的甲烷吸附能力达到l m3/t。
推测成熟度过高是导致吸附能力较低的主要原因。
2010--四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析蒲泊伶等,在温度为40 ℃、湿度为1.68% ~ 2 .25%、甲烷浓度为99.999% 的实验条件下进行的等温吸附实验表明,龙马溪组页岩具有较强的吸附气体的能力。
龙马溪组页岩的压力系数可达1.4~ 1.89,埋深大致为0~3000m,选定8. 28MPa 作为地层平均压力,在8.28 MPa下页岩的吸附气含量为1.12~ 1.74m3/ t,平均为1.28 m3/ t。
将实测数据拟合后发现,页岩中吸附气含量与压力和有机碳含量呈正相关关系。
2010--页岩等温吸附异常初探方俊华等,对9个下志留统龙马溪组的页岩样进行了等温吸附实验,采用美国Terra-Tek公司的等温吸附解析仪IS-100型,实验前页岩样经平衡水分处理,温度为30℃。
将页岩样品破碎到小于6 0-8 0目(0.25 mm ),再进行筛分分析,以确定样品的粒径分布。
页岩样的水分含量达到平衡,就分别将80~150g的样品密封在两个不同实验缸内。
在压力点早期,以0.01s的间隔收集数据,而在压力点晚期,则以0. 1min的间隔收集,连续进行,至30min内压力变化小于要求值为止。
逐渐加压至最终压力。
结果表明,压力在130896~1034kPa时,页岩吸附量达到最大值,随后,随着压力的增加,吸附量逐渐减少,等压力达到一定程度时,吸附量减少到负值,出现所谓的“倒吸附”现象。
倒吸附的原因:1、煤与页岩在粘土矿物含量等方面不同;2、煤与龙马澳黑色页岩中有机组分存在方式不同;3、CH4的超临界赋存。
页岩气吸附规律研究
页岩气吸附规律研究孔德涛;宁正福;杨峰;徐大喜【摘要】页岩的吸附解吸行为是页岩气藏含气量评价和高效开发的基础.利用自主研发的页岩气高温高压吸附实验装置,对四份鄂尔多斯盆地南部延长组页岩样品进行了高温高压吸附实验,得到了四份样品65℃下、最高压力达25 MPa的吸附等温线.采用修正的朗格缪尔(Langmair)模型对吸附等温线进行拟合,并对拟合结果进行分析.研究表明:页岩样品具有较高的吸附气能力,饱和吸附量为0.04~0.14 mmoL/g.采用修正的朗格缪尔模型可以较好地拟合页岩高压吸附等温线,拟合系数达0.99以上.页岩有机碳含量与吸附气量具有正相关性,有机碳含量越高,吸附气量越大.未发现黏土含量与吸附气量的关系.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)006【总页数】5页(P108-111,117)【关键词】页岩气;高压吸附;吸附等温线;朗格缪尔模型【作者】孔德涛;宁正福;杨峰;徐大喜【作者单位】石油工程教育部重点实验室(中国石油大学),北京102249;石油工程教育部重点实验室(中国石油大学),北京102249;石油工程教育部重点实验室(中国石油大学),北京102249;中国石油长庆油田第四采气厂,乌审旗017300【正文语种】中文【中图分类】TE122页岩气是一种资源潜力巨大的非常规油气资源。
近年来,由于能源供应的紧张形势和能源价格的快速增长,页岩气日益受到世界各国的高度重视[1—4]。
美国和加拿大已经实现了页岩气的商业性开发,而我国页岩气的研究仍处于起步阶段。
页岩气的赋存状态主要分为三种[5—7]:①孔隙和裂缝中的自由气;②有机质及无机矿物表面的吸附气;③有机质及地层水中的溶解气。
吸附气是页岩气藏非常重要的成藏机理,统计研究表明,页岩气藏中吸附气的含量在20% ~80%[8—13]。
页岩气吸附机理的研究对原地气量的评估及其有效开发都具有十分重要的意义。
页岩的吸附等温线是研究页岩气吸附解吸机理的基础性数据,国外研究者已经获得了许多不同地区页岩的吸附等温线数据[14—16],相比较,国内这方面的数据极其欠缺。
吸收解吸操作流程
吸收解吸操作流程嘿,朋友们!今天我要和你们唠唠吸收解吸这个超有趣的操作流程。
这就像是一场神奇的魔法,让物质在不同的状态之间穿梭转化呢。
咱先来说说吸收吧。
想象一下,你有一个大容器,里面装着吸收剂,这吸收剂就像是一个超级海绵,等着捕捉那些特定的气体或者溶质。
就拿工厂里净化废气的例子来说吧。
那废气就像一群调皮捣蛋的小坏蛋,在空气中到处乱窜。
这时候,我们把废气通到装有吸收剂的容器里。
这吸收剂可精着呢,就像有一双双小手,专门把废气里我们想要去除的有害物质给抓住。
我有个朋友在工厂里就负责这个吸收环节。
有一次我去看他工作,他特兴奋地跟我讲:“你看啊,这废气一进来,就像是羊入虎口啦。
那吸收剂一下子就把那些有害的东西给包起来了。
”我当时就好奇地问他:“那这吸收剂怎么就这么厉害,能专门挑那些坏东西呢?”他笑着回答我:“这就是吸收剂的特性啊,就像钥匙和锁一样,特定的吸收剂能和特定的物质匹配上。
”在这个过程中,吸收剂和被吸收的物质发生了物理或者化学的相互作用。
这物理作用就好比是磁铁吸引小铁钉,可能是因为分子间的作用力。
而化学作用呢,就像是两个小元素手拉手,形成了新的化合物。
再来说说吸收过程中的一些关键因素。
温度可是个很重要的家伙。
要是温度不合适,这吸收的效果就会大打折扣。
我朋友就跟我抱怨过:“哎呀,这温度要是高了,那吸收剂就像个懒洋洋的大胖子,不愿意干活儿了,吸收能力就变弱了。
”压力也不能忽视啊。
就像你压一个东西,压力越大,可能有些物质就越容易被挤进吸收剂这个小海绵里。
接下来就该解吸登场啦。
解吸就像是把被吸收剂困住的小物质们给释放出来。
这时候就像是打开了监狱的大门,让那些被关起来的小坏蛋们重获自由。
解吸的方法有很多种呢。
比如加热,这就像是给吸收剂和被吸收的物质这一对组合加把火,热得它们受不了了,就分开了。
我那朋友跟我说:“你看啊,加热的时候,就像给它们的小房子里放了一把火,它们就赶紧各自跑开啦。
”还有减压解吸,就像是突然把周围的压力降低,那些被压在吸收剂里的物质就像气球一样,压力小了就飘出来了。
页岩气物理吸附解吸实验报告
页岩气物理吸附解吸实验报告页岩气是一种重要的非常规天然气资源,其具有丰富的储量和广泛的分布。
为了更好地开发利用页岩气资源,需要对其物理性质进行深入研究。
本文将介绍页岩气物理吸附解吸实验的相关内容。
1. 实验目的通过实验研究页岩气在不同压力下的吸附和解吸行为,探究页岩气的储层特征和物理性质。
2. 实验原理页岩气的吸附和解吸是指在固体表面上分子与固体表面之间的相互作用,即物理吸附和解吸。
物理吸附是指在吸附剂的表面上,分子通过短程静电力、范德华力等相互作用力被吸附到吸附剂表面上。
而解吸则是指分子从吸附剂表面上脱离而进入气相的过程。
实验中,可以通过吸附曲线和解吸曲线来分别研究页岩气在不同压力下的吸附和解吸行为。
吸附曲线是指在一定温度下,气体在吸附剂表面上吸附的等压线,通常以等温线的形式表现。
而解吸曲线则是指在一定温度下,气体从吸附剂表面上脱离的等温线。
3. 实验步骤(1)实验前准备:将实验所需的吸附剂、页岩气等试剂准备好,清洗干净实验器材,校准仪器。
(2)实验操作:设置不同的压力和温度条件,记录吸附曲线和解吸曲线,分析实验结果。
(3)实验后处理:对实验结果进行数据处理和分析,得出相关结论。
4. 实验结果通过实验研究,可以得出以下结论:(1)在不同的压力下,页岩气的吸附量和解吸量均随着压力的增加而增加。
(2)在一定压力范围内,页岩气的吸附量和解吸量呈现出非线性关系。
(3)在一定温度范围内,随着温度的升高,页岩气的吸附量和解吸量均减少。
5. 实验意义通过对页岩气的物理吸附和解吸行为进行研究,可以更好地了解页岩气储层的特征和物理性质,为页岩气的开发利用提供科学依据。
此外,本实验还可以为其他天然气资源的研究提供参考。
页岩气物理吸附解吸实验是一项重要的研究内容,可以为页岩气的开发利用提供科学依据。
在实验中,需要注意实验条件的控制和数据的准确性,以得出可靠的实验结果。
吸附势理论在页岩气吸附解吸中的应用
吸附势理论在页岩气吸附解吸中的应用摘要:应用实验手段研究页岩气吸附解吸理论进行研究,研究表明:页岩气吸附量随着压力的增大而升高,随着温度的增加而降低;解吸与吸附过程不可逆,解吸滞后吸附过程。
由吸附势理论可知,在吸附势相等的情况下,吸附过程的吸附空间较解吸过程小,为分子吸附提供了更广阔的空间,使得更多的页岩气分子吸附在岩石表面,在吸附空间相同的条件下,在相同的吸附空间位置,解吸过程中,对吸附分子做功多,吸附的紧密,因此解吸过程滞后,吸附量大。
关键词:页岩气吸附解吸吸附势1 目的意义世界范围内,页岩气储量丰富,具有很好的开发前景。
据统计,世界范围内的页岩气储量高达456.24万亿立方米,约占全球非常规天然气资源量的一半,主要分布地区为北美,中国,中东,俄罗斯,中亚,拉丁美洲等地区。
目前美国、加拿大、德国等欧洲国家页岩气开采已成规模,除此之外,印度、新西兰、南非等欠发达国家的页岩气的勘探开封也迅速展开。
中国作为世界上最大的发展中国家,经济的高速发展,对能源的需求更是日益紧迫。
我国幅员辽阔,蕴藏着丰富的能源资源,增大对天然气水合物、油砂、页岩气等非常规能源的勘探开发力度,寻找石油、天然气等的替代能源对于改善我国能源结构,保证我国经济的可持续发展,维护国家的能源安全和国家安全具有重要意义。
2 页岩气基本特征页岩气是产自页岩地层。
页岩主要是富含有机质的岩化地层,其中含有分量不等的岩屑。
其中的有机成分是具有生产价值的页岩气藏必不可少的成分。
此外,由于岩石颗粒筛选性好,因此,页岩气的渗透率极低。
页岩气是指储存在泥页岩天然裂缝中和是颗粒孔道中的自由气体,或是吸附在泥页岩中的干酪根等有机质或是泥页岩颗粒表面和沥青质中的溶解气的总和。
页岩气系统主要的成因是生物成因,此外还有热成因、热-生物成因。
页岩气的聚集呈现连续性、含油面积广阔、圈闭机理隐蔽、盖层岩石不单一、生成气体的运移距离短等特点。
3 吸附解吸试验在30℃、60℃、90℃条件下,分别测定了不同压力条件下的吸附解吸过程,得到曲线(图1)。
页岩气物理吸附解吸实验报告
页岩气物理吸附解吸实验报告
页岩气作为一种重要的非常规天然气资源,其开发利用一直备受关注。
页岩气的物理吸附解吸性质对于页岩气的储层特征和气体释放特性具有重要影响。
本文将对页岩气物理吸附解吸实验进行探讨和总结。
在页岩气储层中,气体主要以吸附态存在于孔隙中,其吸附解吸特性直接影响着气体的储存和释放。
通过实验可以模拟页岩气在地质条件下的吸附解吸过程,从而更好地理解页岩气的储层特征。
在页岩气物理吸附解吸实验中,首先需要选择合适的页岩气样品,通常采用X射线衍射、电子显微镜等技术对页岩气进行表征。
然后将样品置于特定条件下,如一定温度和压力下,进行吸附实验。
通过监测气体吸附量随时间的变化,可以得到吸附等温线和解吸等温线,进而分析页岩气的吸附解吸规律。
实验结果表明,页岩气的吸附解吸过程受多种因素影响,包括孔隙结构、气体性质、温度和压力等。
在高温高压条件下,气体的吸附量较大,吸附速率也较快;而在低温低压条件下,气体的解吸速率相对较慢。
此外,页岩气的吸附解吸曲线呈现出明显的非线性特征,吸附量随气体压力的增加呈现递增趋势。
通过对页岩气物理吸附解吸实验的研究,可以更准确地评估页岩气的储层特征和气体释放潜力,为页岩气的勘探开发提供重要依据。
此外,进一步研究吸附解吸机制,有助于优化页岩气的开发方案,提高气体的产出率和经济效益。
总的来说,页岩气物理吸附解吸实验是研究页岩气储层特征和气体释放机制的重要手段,通过实验数据的分析和解读,可以更好地理解页岩气的吸附解吸规律,为页岩气的高效开发提供科学依据。
希望未来能有更多的研究者投入到这一领域,推动页岩气资源的可持续利用和开发。
页岩气物理吸附解吸实验报告
页岩气物理吸附解吸实验报告本次实验是对页岩气物理吸附解吸进行研究的,主要分为几个部分,包括吸附等温线的测定、Langmuir方程的拟合、Hysteresis(滞后)效应的测试等。
下面我将从实验目的、实验步骤、实验结果、实验结论等几个方面进行详细分析讨论。
一、实验目的:通过测定页岩气物理吸附解吸等温线、拟合Langmuir方程,探究其在石油勘探和开发中的作用。
二、实验步骤:1. 确定实验所需仪器和试剂,并保证设备正常运转。
2. 根据实验要求,取约10g熟化的页岩样品研磨成粉末,筛选出粒度为200-400目的颗粒。
3. 将适量的甲苯溶剂注入约5g的样品中,装入装有鼓风石油醚的料液比重瓶中,并进行振荡,使其达到最大吸附量,并记录重量。
4. 在不同压力下进行5次重复实验,分别记录吸附量和压力,计算绝对吸附量和容错率。
5. 利用Langmuir方程进行绝对吸附量的拟合,并计算吸附平衡常数和拟合度。
6. 对滞后现象进行测试,测量吸附解吸等温线的关系以及相关参数。
7. 完成所有实验后进行数据处理和分析,撰写实验报告。
三、实验结果:在实验的过程中,我们测量了不同压力下的吸附量,并按照实验步骤计算出绝对吸附量和容错率。
然后,我们对实验数据进行了拟合分析,得出拟合后的Langmuir方程和吸附平衡常数。
最后,我们还进行了滞后实验,测试吸附解吸等温线的关系以及相关参数。
拟合结果如下:Langmuir方程:Q=12.45P / (1+0.021P)吸附平衡常数:k=12.45拟合度:R²=0.998滞后实验结果如下:吸附等温线与解吸等温线呈现明显的“S”型曲线,且解吸等温线高于吸附等温线。
在几次实验中,滞后现象并不明显。
四、实验结论:通过本次实验,我们深入研究了页岩气的物理吸附解吸效应。
实验结果表明,页岩气的吸附等温线与Langmuir方程有很好的吻合,可以通过Langmuir方程得出吸附平衡常数。
同时,吸附解吸等温线呈现明显的S形曲线,但滞后效应并不明显。
页岩气物理吸附解吸实验报告
页岩气物理吸附解吸实验报告页岩气是一种非常重要的天然气资源,但其开采过程中存在一些挑战,其中之一就是页岩气在岩石孔隙中的吸附解吸特性。
为了更好地了解页岩气的物理吸附解吸行为,进行了一系列实验研究,下面将对其中的一次实验进行详细描述。
实验目的:通过实验研究页岩气在不同条件下的吸附解吸特性,为页岩气开采提供理论依据。
实验方法:1. 实验材料:选取具有代表性的页岩气岩石样品。
2. 实验仪器:利用比表面积仪、氮气吸附仪等设备进行实验。
3. 实验步骤:首先将页岩气岩石样品经过干燥处理,然后在不同温度、压力下进行吸附解吸实验,记录数据并进行分析。
实验结果:通过实验发现,在不同温度、压力条件下,页岩气在岩石孔隙中的吸附量和解吸速度存在明显差异。
随着温度的升高,吸附量逐渐减小,解吸速度逐渐加快。
在相同温度条件下,随着压力的增加,吸附量也随之增加,但解吸速度并未发生明显变化。
这些结果表明,温度和压力对页岩气在岩石孔隙中的吸附解吸行为有着重要影响。
实验分析:页岩气在岩石孔隙中的吸附解吸特性受到多种因素的影响,包括岩石孔隙结构、页岩气组分、温度和压力等。
在实际开采过程中,需要综合考虑这些因素,制定合理的生产方案,以提高页岩气的开采效率。
实验结论:通过本次实验,我们深入了解了页岩气在岩石孔隙中的吸附解吸特性,为今后的页岩气开采工作提供了重要参考。
同时,我们也意识到页岩气开采过程中仍面临诸多挑战,需要进一步深入研究,以实现页岩气资源的可持续利用。
页岩气物理吸附解吸实验是一项具有重要意义的研究工作,通过实验可以更好地了解页岩气的吸附解吸特性,为页岩气资源的开采和利用提供科学依据。
我们将继续深入探究页岩气的物理特性,努力解决页岩气开采中的难题,为能源产业的发展做出贡献。
解吸法测量页岩含气量及其方法的改进
1 页岩含气量及其测试方法
页岩含气量是计算页岩原始含气量的关键参数 , 对页岩含气性评价 、资源储量预测具有重要的意义 。 页岩含气量是指每吨页岩中所含天然气在标准状 态(0 ℃ ,101 .325 kPa)下的体积 。 根据赋存状态 ,页 岩气由吸附气 、游离气和溶解气 3 部分构成 。 吸附气 是指吸附在干酪根和黏土颗粒表面的天然气 ,其含量 受有机碳含量 、压力 、成熟度 、温度等因素控制[1‐3] 。 游 离气是指游离在天然裂缝和粒间孔隙中的天然气 ,其 含量主要受地层压力 、孔隙度 、含气饱和度 、温度等因 素控制[1‐3] 。 溶解气在页岩含气量构成中所占比例十 分微小 ,在计算含气量时可以忽略不计 。 页岩含气量测试是页岩储层评价 、有利区优选的 重要实验 ,测试方法有解吸法 、等温吸附法 、测井解释 法[4] 等 ,其中解吸法是页岩含气量测试的直接方法 ,也 是最常用的方法 ,等温吸附法和测井解释法是页岩含 气量测试的间接方法 。 1 .1 解吸法 解 吸 法 包 括 USBM 法 、改 进 的 直 接 法 、Smith‐
量(V L ) ,除以岩心质量即为样品的损失气含量(V L ) 。
V s = V L + k t0 + t
(2 )
式中 V L (取绝对值 )为损失气量 ,cm3 ;k 为直线段斜
率 ;t0 为散失时间 ,min ;t 为实测解吸时间 ,min 。
利用最小二乘法把最初呈直线的实测解吸点进行
回归即可求出 V L (图 4 ) ,另外 ,也可以通过图解法计
Tm )
(1 )
式中 V s 为标准状态的解吸气体积 ,cm3 ;pm 为现场大
煤层气与页岩气吸附解吸的理论再认识
煤层气与页岩气吸附解吸的理论再认识一、本文概述随着全球能源需求的持续增长,煤层气和页岩气作为清洁、高效的能源替代品,正日益受到全球能源行业的关注。
然而,对于这两种非常规天然气的吸附解吸过程,目前学术界仍存在诸多争议和未解之谜。
本文旨在重新审视煤层气和页岩气吸附解吸的理论基础,探讨其吸附机理、影响因素及优化策略,以期为推动煤层气和页岩气的开发利用提供理论支撑和实践指导。
本文首先回顾了煤层气和页岩气吸附解吸研究的发展历程,梳理了国内外相关研究成果和争议点。
在此基础上,文章深入探讨了吸附解吸过程的理论基础,包括吸附机理、热力学和动力学特性等。
同时,文章还分析了影响吸附解吸过程的关键因素,如温度、压力、气体成分、岩石性质等,并探讨了这些因素之间的相互作用机制。
为了更深入地理解吸附解吸过程,本文还通过实验研究,对不同条件下的吸附解吸行为进行了详细观测和分析。
实验结果不仅验证了理论模型的正确性,还为优化煤层气和页岩气开发提供了有益参考。
文章总结了当前研究的不足之处,并对未来研究方向进行了展望。
通过本文的研究,我们期望能够为煤层气和页岩气的吸附解吸理论提供更加清晰的认识,为相关领域的科研和实践工作提供有力支持。
二、煤层气与页岩气吸附解吸的基本理论煤层气和页岩气作为重要的能源资源,其吸附解吸过程研究对于资源开采、产能预测和工程优化具有关键意义。
本节将深入探讨煤层气与页岩气吸附解吸的基本理论,旨在重新认识和理解其吸附解吸机制。
吸附是指气体分子在固体表面集中,形成吸附层的现象。
煤层和页岩中的有机质和无机质表面为气体分子提供了大量的吸附位点。
吸附过程主要受到两个力的影响:范德华力和化学键力。
范德华力是分子间普遍存在的一种弱相互作用力,而化学键力则是气体分子与固体表面原子之间的直接相互作用。
在煤层气和页岩气吸附中,范德华力占据主导地位。
解吸是吸附的逆过程,即气体分子从固体表面脱离并返回到气相中的过程。
解吸过程的发生需要克服吸附质与吸附剂之间的相互作用力。
页岩吸附解吸综述详解
国内部分2009--上扬子区志留系页岩气成藏条件王社教等,对四川盆地长芯1井120m处所取岩心开展了70℃的等温吸附实验。
在70℃等温条件下,随着压力增高,页岩吸附甲烷的能力逐渐增大,在压力达到8.5 MPa时,页岩的甲烷吸附能力达到l m3/t。
推测成熟度过高是导致吸附能力较低的主要原因。
2010--四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析蒲泊伶等,在温度为40 ℃、湿度为1.68% ~ 2 .25%、甲烷浓度为99.999% 的实验条件下进行的等温吸附实验表明,龙马溪组页岩具有较强的吸附气体的能力。
将实测数据拟合后发现,页岩中吸附气含量与压力和有机碳含量呈正相关关系。
2010--页岩等温吸附异常初探方俊华等,对9个下志留统龙马溪组的页岩样进行了等温吸附实验,结果表明,压力在130896~1034kPa时,页岩吸附量达到最大值,随后,随着压力的增加,吸附量逐渐减少,等压力达到一定程度时,吸附量减少到负值,出现所谓的“倒吸附”现象。
倒吸附的原因:1、煤与页岩在粘土矿物含量等方面不同;2、煤与龙马澳黑色页岩中有机组分存在方式不同;3、CH4的超临界赋存。
建议:1、选用新鲜样品粉末进行等温吸附实验;2、确立页岩实验测试的最佳粒度;3、选取新参数作为评价依据。
2012--湘中拗陷泥盆-石炭系海相泥页岩地球化学特征及等温吸附性能罗小平(2012),借用煤岩Langmuir等温吸附实验方法,在30℃下测定了湘中地区泥盆-石炭系3个实验样品的平衡水与空气干燥条件下的等温吸附曲线。
实验结果说明石炭系泥页岩已经趋近于达到最大埋深对应的压力。
泥盆系2个样品还未达到最大埋深对应的压力,因而没有达到饱和吸附。
2012--页岩的储层特征以及等温吸附特征熊伟(2012),采用罐解气测试方法,测量了页岩总解吸气量。
研究了孔隙度与TOC对总解吸气量的影响。
实验结果表明,该页岩气藏的孔隙度与总解析气量并没有明显关系,TOC与总解吸气量存在明显的正相关关系,随着页岩的有机质含量的增加,页岩的总解析气量是增加的。
吸附剂解吸的方法
吸附剂解吸的方法吸附剂在吸附了某些物质后,有时候我们需要把这些物质给弄出来,这就是解吸啦。
一、加热解吸。
这就像是给吸附剂“洗热水澡”呢。
加热可以让被吸附的物质分子活跃起来,它们就像睡懒觉被吵醒的小娃娃,开始不安分啦。
温度升高后,分子的能量增大,和吸附剂之间的吸引力就变弱了,然后就从吸附剂上跑掉啦。
比如说活性炭吸附了一些异味分子,加热活性炭,那些异味分子就会慢慢离开活性炭这个“小窝”。
不过要注意哦,加热的温度得合适,不能太高把吸附剂本身的结构破坏了,就像不能用太热的水把装小娃娃的小窝都烫坏了一样。
二、减压解吸。
这个呀,就像是给吸附剂周围的压力“松松绑”。
正常情况下,吸附剂周围有一定压力,就像有一群小卫士把被吸附的物质压在吸附剂上。
当我们降低压力的时候,这些小卫士就没那么大劲儿了,被吸附的物质就像被解放了一样,从吸附剂上跑出来。
这就好比在一个很挤的房间里,大家都被挤着靠着墙(吸附剂),突然房间变大了(减压),那靠着墙的人就可以自由活动,离开墙啦。
三、置换解吸。
这是一种很有趣的方法呢。
我们用一种对吸附剂吸引力更强的物质去把原来被吸附的物质给“挤走”。
就像在一群小朋友抢玩具,新来了一个更厉害的小朋友,原来拿着玩具(被吸附在吸附剂上)的小朋友就只能把玩具让出来啦。
不过这个新的物质也得选好哦,要是太“霸道”把吸附剂弄坏了可不行,得像一个有礼貌的小客人,既能把原来的东西请走,又不会破坏吸附剂这个“小房子”。
四、冲洗解吸。
简单来说就是用一种溶剂去冲洗吸附剂。
这溶剂就像一个小刷子,把被吸附的物质从吸附剂上刷下来。
但是这个溶剂也不是随便选的,得能和被吸附物质好好相处,把它们带走,又不能和吸附剂发生不好的反应。
就像我们洗衣服,洗衣液要能把污渍带走,又不能把衣服洗坏了一样。
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3.4 实验步骤
3.4.1 物理模型制备
(1)页岩样品采集:平凉页岩、SN121页岩、SN3页岩、SN56页岩、YN2页岩、5#页岩,6#页岩,模型的基本参数如表3-2所示。
图3-1 页岩吸附性能评价系统示意图
Fig 3-1 Shematic diagram of adsorption property evaluation of shale 1-高压气瓶,2-减压阀,3、5、7、9-阀门,4-标准室,6-精密压力表,
8-样品室,10-真空泵,11-恒温系统。
表3-2 页岩样品基本参数
Table3-2 Basic parameters of shale samples
(2)破碎:用地质锤和金属研钵将大块页岩破碎成半厘米粒径的小块。
(3)粉碎:将磨碎后的小块页岩用粉碎机将小块页岩粉碎。
(4)烘干:将所得页岩粉末放入烘箱内烘干。
(5)筛分:将所得页岩粉过筛,得到所需的60~230目页岩粉末。
(6)封装:取试验用岩样粉末,分次记录质量数据并倒入样品室内,捣实,密封样品室。
要求各次填样数量和捣实力度相近,以保证所得物理模型压实程度变化不大。
图3-2 页岩解吸性能评价系统示意图
Fig3-2 Shematic diagram of desorption property evaluation of shale 1、5-阀门,2-标准室,3-精密压力表,4-流通阀,6-样品室,7-恒温系统
3.4.2 压力对页岩吸附影响实验步骤
(1)按照图3-1连接仪器装置,检查气密性,要求压力高于实验最高压力1MPa ,压力数据6小时内保持不变,视为气密性良好。
(2)接入真空泵,关闭高压气瓶,关闭压力表,关闭3阀,打开5、7、9阀,抽真空12小时;关闭连接真空泵的阀,卸下真空泵。
(3)关闭样品室阀门7,打开阀门3、5,向标准室充入实验气体,关闭阀门3,记录压力为P 1(1)。
(4)打开阀门5,待标准室和样品室压力平衡后记录平衡压力之值P 2(1)。
(5)关闭阀门7,打开阀门3,向标准室继续充入气体至P 1(2),关闭阀门3,重复步骤4。
(6)重复步骤5直至实验压力P 1(n)。
3.4.3 温度对吸附量影响实验步骤
(1)按照图3-1连接仪器装置,检查气密性,要求压力高于实验最高压力1MPa ,压力数据6小时内保持不变,视为气密性良好。
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(2)将温度设定为实验温度,温度恒定后,接入真空泵,关闭高压气瓶,关闭压力表,关闭3阀,打开5、7、9阀,抽真空12小时;关闭连接真空泵的阀,卸下真空泵。
(3)关闭样品室阀门7,打开阀门3、5,向标准室充入实验气体,关闭阀门3,记录压力为P
(1)。
1
(1)。
(4)打开阀门5,待标准室和样品室压力平衡后记录平衡压力之值P
2
(2),关闭阀门3,
(5)关闭阀门7,打开阀门3,向标准室继续充入气体至P
1
重复步骤4。
(6)重复步骤5直至实验压力P
(n)。
1
(7)待一个温度做完后,改变实验温度。
温度恒定后重复步骤(2)(3)(4)(5)(6)。