页岩黏土纳米孔隙气体吸附机理研究

发布时间：2023-04-20 23:50

　　我国页岩气地质资源非常丰富,如何高效、低成本、洁净开采页岩气已成为目前首要解决的问题。目前国内外等温吸附实验多局限在测定真实页岩及单、两组分黏土矿物的吸附量,未见已知三组分混合黏土矿物吸附量实验研究报道,缺少黏土矿物之间相互作用对吸附量的影响实验研究。传统的等温吸附模型适用范围不同,需要根据实际曲线形态进行拟合,对混合黏土矿物的适用性需要考证。针对黏土的纳米孔隙对气体吸附微观机理研究还不深入,严重制约了页岩气赋存机理等相关研究。为此,本文在宏观吸附实验基础上,研究了单组分矿物的相互作用对混合黏土矿物吸附量的影响。利用分子模拟方法研究甲烷气体在黏土矿物中的微观吸附机理,量化研究不同温压、孔径条件下甲烷吸附量与分子间作用能、吸附热、吸附相密度、吸附位等参数的关系,揭示了页岩气的吸附微观机理,为探索页岩气的赋存机理和开采页岩气奠定基础。通过研究取得了以下认识:(1)采用重量法测定了相同温度下的蒙脱石、高岭石、伊利石与绿泥石的等温吸附曲线,结果表明其吸附量大小次序为:蒙脱石>高岭石>绿泥石>伊利石。(2)采用重量法测定了蒙脱石、高岭石、绿泥石三组分混合黏土矿物的等温吸附曲线,...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 页岩气吸附实验研究现状
        1.2.2 页岩气微观吸附机理研究现状
        1.2.3 页岩气等温吸附模型研究现状
    1.3 主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究技术路线
第2章 页岩储层黏土矿物吸附实验研究
    2.1 实验装置及方法
    2.2 单一黏土矿物等温吸附实验
        2.2.1 蒙脱石的等温吸附曲线
        2.2.2 高岭石的等温吸附曲线
        2.2.3 绿泥石的等温吸附曲线
        2.2.4 伊利石的等温吸附曲线
        2.2.5 单一黏土矿物等温吸附曲线对比
    2.3 三组分混合黏土矿物等温吸附实验
        2.3.1 三组分混合黏土矿物的制备
        2.3.2 三组分混合黏土矿物的等温吸附曲线
    2.4 单、三组分混合黏土矿物等温吸附曲线对比研究
    2.5 小结
第3章 页岩储层黏土矿物的吸附模型
    3.1 黏土矿物等温吸附模型的优选
        3.1.1 单组分黏土矿物的等温吸附模型
        3.1.2 三组分混合黏土矿物的等温吸附模型
    3.2 等温吸附预测模型
        3.2.1 预测模型的建立
        3.2.2 预测模型误差分析
        3.2.3 预测模型图版的建立
    3.3 小结
第4章 黏土矿物的微观吸附机理研究
    4.1 微观吸附机理研究基础
        4.1.1 模拟力场及模拟细节
        4.1.2 逸度的计算
    4.2 甲烷在蒙脱石中的吸附机理研究
        4.2.1 蒙脱石骨架模型
        4.2.2 计算结果与讨论
    4.3 甲烷在高岭石中的吸附机理研究
        4.3.1 高岭石骨架模型
        4.3.2 计算结果与讨论
    4.4 甲烷在伊利石中的吸附机理研究
        4.4.1 伊利石骨架模型
        4.4.2 计算结果与讨论
    4.5 甲烷在黏土矿物中的吸附机理对比研究
    4.6 小结
第五章 结论与建议
    5.1 结论
    5.2 建议
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果



本文编号：3795410