页岩气吸附扩散性能的实验研究及分子模拟
发布时间：2021-02-08 19:50
我国页岩气资源丰富,页岩气开发对于改善能源结构,保障我国能源安全具有十分重要的意义。为深入解释页岩气的赋存和运移机理,丰富页岩气勘探与开发理论,本文以四川盆地龙马溪组页岩气藏为研究对象,通过实验研究,得到了研究区页岩样本的矿物组分、孔隙结构及等温吸附曲线,并优选出研究区页岩的吸附模型;在此基础上,构建了页岩的有机质骨架、无机矿物骨架以及两者的混合组分骨架模型;采用巨正则蒙特卡洛方法和分子动力学方法,模拟了纳米尺度下甲烷在页岩孔隙中的微观赋存及运移过程,分析了温度、孔径大小以及气体组分对页岩气吸附扩散的影响规律。论文的主要结论如下:（1）龙马溪组页岩样品平均有机质含量大于2%,脆性矿物含量高于80%,有利于天然裂缝的发展和诱导裂缝的发育,符合进行经济性开采的基本要求。孔隙类型主要为狭缝型和圆柱型开放性孔隙;孔隙以微孔和中孔为主,孔径集中分布在1～4nm之间。（2）等温吸附实验表明,页岩的绝对吸附量随压力增加先快速上升而后上升速度变缓,最后趋于饱和。在相同的温压条件下,不同气体的吸附量排序为:二氧化碳>甲烷>氮气。龙马溪组页岩气的吸附符合Ⅰ型等温吸附曲线特点。吸附模型拟合效果的...
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－７技术路线图??１３??
型的建??立提供相应依据。??２．１矿物组分??２．１．１?Ｘ射线衍射??页岩中矿物的相对含量会直接影响页岩气的吸附能力及产能。Ｘ射线衍射技术在石??油地质开采领域是分析和测量固态物质的物相的主要方法，包括定性和定量分析。定性??分析是通过对比标准物相和材料样品的衍射数据，以分析样品所包含的物相种类，定量??分析则是根据衍射峰强度来确定的。??为了实现样品的对比择优，本节选取了来自不同开采区域的４组（１２块）页岩样??品，利用Ｘ射线衍射方法，使用ＸＴｅｒｔＰｒｏ型Ｘ射线衍射仪（图２－１）进行测试。实验??过程中，依据行业标准ＳＹ／Ｔ５１６３—２０１０，每个样品分别取５?ｇ粉碎研磨至３００目以下，??进行全岩分析。其中，测试状态下的环境温度控制在２０°Ｃ，湿度小于７０％。测试结束??后，用Ｘ’Ｐｅｒｔ?ｆｆｉｇｈＳｃｏｒｅ?Ｐｌｕｓ软件对检测结果进行定性定量分析，得到表２－１以表征各??页岩样品的矿物组成情况。??ｒ?１??１?（?１?（Ｊ??．?＾??图２－１实验用Ｘ射线衍射仪??由表２－１可以看出，各页岩样品主要由粘土、石英、方解石、白云石等主要矿物和??斜长石、黄铁矿等次要矿物组成。学者们普遍认为以石英为首，还包括方解石、白云石??和长石等均属于脆性矿物［７８，７９１，这些矿物组分在页岩中含量越高则越容易诱导页岩的裂??隙发育，而裂隙的发育对渗流有利。目前为止，成功开采的页岩中脆性矿物含量最小为??２５％，而具有商业开发价值的页岩，脆性矿物含量高于４０％，粘土矿物总量低于３０％。??观察实验检测结果可知，与另外三组页岩样品测试结果相比，宜２０１井组页岩平均脆性??矿物含量高于８０％，其中石英含量达５６．
２９．６?１３．３?０．０??Ｙ－４－３?１２．４?４５．４?０．０?２８．７?１３．５?０．０???ＴＯ?１２．９?４４．８?０．０?２９．１?１３．１?０．０??２．１．２有机碳含量测试??研究表明［８〇＿８２］，页岩有机碳含量对甲烷吸附能力有很大影响，一般来说，页岩储层??中有机碳含量越高，则页岩气储量越丰富。可以说有机碳含量是另一个用以评价页岩储??层是否具有商业价值的定量标准。??本文中对研究区页岩样品的有机碳含量测试采用酸化－干燥法，在有机碳硫分析仪??（图２－２）中进行矿物中有机碳含量的检测，测得其有机碳含量分布范围是１．１９－４．０８°／。，??平均含量２．９１％，大于一般汄定的可以作为有经济开发价值的页岩勘探目标的有机碳含??量下限２％，同时这说明研宄区页岩有机碳含量总体较高，有利于页岩气的形成与储存，??符合商业开发基础标准。??－ｒ?３?３?＾??Ｂｇｇｇｇ??图２－２有机碳硫分析仪??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]页岩气在Ⅱ型干酪根有机质中吸附的分子模拟[J]. 范德赞,杜建芬,张玲玲. 原子与分子物理学报. 2018(04)
[2]利用GCMC分子模拟技术研究页岩气的吸附行为和机理[J]. 卢双舫,沈博健,许晨曦,陈国辉,刘可禹,薛庆忠,方志雄,何希鹏. 地球科学. 2018(05)
[3]页岩的甲烷吸附能力影响因素综述[J]. 马斌玉,徐守余,陈麦雨,张江晖. 海相油气地质. 2018(02)
[4]页岩气在有机质中吸附规律的分子模拟研究[J]. 张风昀,隋宏光,姚军,孙海,张磊. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(11)
[5]页岩气吸附分子模拟中宏观影响因素微观化[J]. 黄海帆,李希建,李维维,沈仲辉. 煤炭技术. 2017(06)
[6]页岩容量法和重量法等温吸附实验对比研究[J]. 周尚文,李奇,薛华庆,郭伟,李晓波,卢斌. 化工进展. 2017(05)
[7]页岩表面甲烷气吸附机理及影响因素研究[J]. 张建阔. 石油钻探技术. 2017(02)
[8]有机质纳米孔隙吸附页岩气的分子模拟[J]. 张廷山,何映颉,杨洋,伍坤宇. 天然气地球科学. 2017(01)
[9]阜新沙海组页岩特征及页岩气资源潜力评价[J]. 梁冰,刘强,石迎爽,孙维吉,兰波. 西南石油大学学报(自然科学版). 2016(05)
[10]页岩气纳米孔真实气体传输模型[J]. 吴克柳,李相方,CHEN ZhangXin. 中国科学:技术科学. 2016(01)
本文编号：3024445
【文章来源】：西南石油大学四川省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－７技术路线图??１３??
型的建??立提供相应依据。??２．１矿物组分??２．１．１?Ｘ射线衍射??页岩中矿物的相对含量会直接影响页岩气的吸附能力及产能。Ｘ射线衍射技术在石??油地质开采领域是分析和测量固态物质的物相的主要方法，包括定性和定量分析。定性??分析是通过对比标准物相和材料样品的衍射数据，以分析样品所包含的物相种类，定量??分析则是根据衍射峰强度来确定的。??为了实现样品的对比择优，本节选取了来自不同开采区域的４组（１２块）页岩样??品，利用Ｘ射线衍射方法，使用ＸＴｅｒｔＰｒｏ型Ｘ射线衍射仪（图２－１）进行测试。实验??过程中，依据行业标准ＳＹ／Ｔ５１６３—２０１０，每个样品分别取５?ｇ粉碎研磨至３００目以下，??进行全岩分析。其中，测试状态下的环境温度控制在２０°Ｃ，湿度小于７０％。测试结束??后，用Ｘ’Ｐｅｒｔ?ｆｆｉｇｈＳｃｏｒｅ?Ｐｌｕｓ软件对检测结果进行定性定量分析，得到表２－１以表征各??页岩样品的矿物组成情况。??ｒ?１??１?（?１?（Ｊ??．?＾??图２－１实验用Ｘ射线衍射仪??由表２－１可以看出，各页岩样品主要由粘土、石英、方解石、白云石等主要矿物和??斜长石、黄铁矿等次要矿物组成。学者们普遍认为以石英为首，还包括方解石、白云石??和长石等均属于脆性矿物［７８，７９１，这些矿物组分在页岩中含量越高则越容易诱导页岩的裂??隙发育，而裂隙的发育对渗流有利。目前为止，成功开采的页岩中脆性矿物含量最小为??２５％，而具有商业开发价值的页岩，脆性矿物含量高于４０％，粘土矿物总量低于３０％。??观察实验检测结果可知，与另外三组页岩样品测试结果相比，宜２０１井组页岩平均脆性??矿物含量高于８０％，其中石英含量达５６．
２９．６?１３．３?０．０??Ｙ－４－３?１２．４?４５．４?０．０?２８．７?１３．５?０．０???ＴＯ?１２．９?４４．８?０．０?２９．１?１３．１?０．０??２．１．２有机碳含量测试??研究表明［８〇＿８２］，页岩有机碳含量对甲烷吸附能力有很大影响，一般来说，页岩储层??中有机碳含量越高，则页岩气储量越丰富。可以说有机碳含量是另一个用以评价页岩储??层是否具有商业价值的定量标准。??本文中对研究区页岩样品的有机碳含量测试采用酸化－干燥法，在有机碳硫分析仪??（图２－２）中进行矿物中有机碳含量的检测，测得其有机碳含量分布范围是１．１９－４．０８°／。，??平均含量２．９１％，大于一般汄定的可以作为有经济开发价值的页岩勘探目标的有机碳含??量下限２％，同时这说明研宄区页岩有机碳含量总体较高，有利于页岩气的形成与储存，??符合商业开发基础标准。??－ｒ?３?３?＾??Ｂｇｇｇｇ??图２－２有机碳硫分析仪??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]页岩气在Ⅱ型干酪根有机质中吸附的分子模拟[J]. 范德赞,杜建芬,张玲玲. 原子与分子物理学报. 2018(04)
[2]利用GCMC分子模拟技术研究页岩气的吸附行为和机理[J]. 卢双舫,沈博健,许晨曦,陈国辉,刘可禹,薛庆忠,方志雄,何希鹏. 地球科学. 2018(05)
[3]页岩的甲烷吸附能力影响因素综述[J]. 马斌玉,徐守余,陈麦雨,张江晖. 海相油气地质. 2018(02)
[4]页岩气在有机质中吸附规律的分子模拟研究[J]. 张风昀,隋宏光,姚军,孙海,张磊. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2017(11)
[5]页岩气吸附分子模拟中宏观影响因素微观化[J]. 黄海帆,李希建,李维维,沈仲辉. 煤炭技术. 2017(06)
[6]页岩容量法和重量法等温吸附实验对比研究[J]. 周尚文,李奇,薛华庆,郭伟,李晓波,卢斌. 化工进展. 2017(05)
[7]页岩表面甲烷气吸附机理及影响因素研究[J]. 张建阔. 石油钻探技术. 2017(02)
[8]有机质纳米孔隙吸附页岩气的分子模拟[J]. 张廷山,何映颉,杨洋,伍坤宇. 天然气地球科学. 2017(01)
[9]阜新沙海组页岩特征及页岩气资源潜力评价[J]. 梁冰,刘强,石迎爽,孙维吉,兰波. 西南石油大学学报(自然科学版). 2016(05)
[10]页岩气纳米孔真实气体传输模型[J]. 吴克柳,李相方,CHEN ZhangXin. 中国科学:技术科学. 2016(01)
本文编号：3024445
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