页岩粒径对甲烷吸附性能影响

发布时间：2019-07-13 09:46

【摘要】：为了研究粒径对页岩吸附甲烷的作用机理,分别制成粒径范围为1700~3 350μm、850~1000μm、180~250μm和106~131μm的4种样品,开展了高温高压等温吸附实验,根据Langmuir吸附理论并拟合实验结果获得了不同粒径下的吸附参数,分析基于粒径作用下的孔隙连通性、比表面积和粗糙度对吸附能力的影响,并探讨页岩吸附的粒径敏感性。结果表明:随页岩粒径减小,甲烷吸附量增加,Langmuir体积呈现出先急剧增大后减小再增大的趋势;粒径从1700~3350μm减小至180~250μm,中孔体积增加了72.46倍,直径小于5nm孔隙的孔容贡献率从57.94%增至80.36%,比表面积贡献率从74.34%增至92.85%。结论认为:①粒径随颗粒碾碎减小,改善了孔隙连通性,减少了吸附阻碍,优化了甲烷分子的传质吸附路径,提高了吸附速率;②粒径越小,被包裹的闭孔暴露出来,2~5nm的中孔数量增加,孔隙体积和比表面积得到了较大的提高,为甲烷分子提供了更大的吸附空间;③粒径减小增强了孔隙表面的粗糙程度,贡献了比表面积的同时也使得颗粒中的有机质和黏土矿物一定程度地暴露出来,增加了更多的高能吸附位。
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图片说明： 逦２０逦３０逦４０逦（）０邋￣邋ｉｏ逦２０逦３０逦４０逡逑压力Ｐ／ＭＰａ逦压力Ｐ／ＭＰａ逡逑３逦５「（ｃ）Ｃ３逦＾逦—逦３邋0邋［邋（ｄ）Ｃ４逡逑ＩＥ：逦ｆ：：：逡逑ｓ邋０．５邋ｆｙ＾逦＾逡逑0＊＊—逦１逦１逦１逦（Ｉ＊＊—逦１逦１逦１逡逑0逦１０逦２０逦３０逦０逦１０逦２０逦３０逡逑压力Ｐ／ＭＰａ逦压力Ｐ／ＭＰａ逡逑１邋７００￣３邋３５０｜ｘｍ逦８５０－１邋（Ｋ）０｜ｘｍ逦１８０－２５０｜ｘｍ邋－Ａ－１０６－１３１邋｜ｘｍ逡逑图１页岩样品等温吸附曲线逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋Ｍｅｔｈａｎｅ邋ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ邋ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｉｚｅ逡逑表邋２邋Ｌａｎｇｍｕｉｒ邋模型拟合参数值逦２．６０？３．６２ｃｍ３／ｇ、２．７３？３．３８ｃｍ３／ｇ及２．９６？４．０５ｃｍ３／ｇ。逡逑Ｔａｂｌｅ邋２邋Ｆｉｔｔｉｎｇ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒ邋ｏｆ邋Ｌａｎｇｍｕｉｒ邋ｍｏｄｅ逦Ｌａｎｇｍｕｉｒ邋体积与粒径的关系曲线（图邋２邋）表明，逡逑样品号邋Ｖｌ＂邋ＰＬ逦拟合方程逦Ｒｚ逦随着粒径减小，，页岩Ｌａｎｇｍｕｉｒ体积Ｖｌ总体上呈现逡逑逦／（ｃｍ３／ｇ＞／（ＭＰａ）逦邋出增加的趋势，但是在不同粒径区间内却呈现出不逡逑Ｃｉ逦２．９８逦８．４６逦Ｐ／ｙ＝０．３３Ｐ４－２．８５逦０．９８２逦ｒ＝ｉ邋从■邋１、＋Nｎ邋，邋？邋山N々邋ａ邋卞，？逦N、－？N［逡逑同的状态：相比于粒径介于１邋７００？３邋３５０Ｍｍ之间的逡逑Ｃ２邋２．９６逦６．５２逦Ｐ／Ｖ＝０．３４Ｐ邋＋邋２．２２逦０．９８０逦＿邋，，邋ｔ邋Ａ逡逑Ｃ３逦４．０４逦４．３２逦Ｐ
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图片说明： Ｎｏ．２逦康毅力等：页岩粒径对甲烷吸附性能影响逦２７５逡逑新型ＮＯＶＡ２０００ｅ全自动比表面及孔隙度分析仪邋时，随着粒径减小，吸附分支曲线和解吸分支曲线更逡逑［最小可分辨相对压力（Ｐ／Ｐ。）为２ＸＫＴ５］，在温度逦加紧密，滞后回线的幅度减小；②在相对压力靠近中逡逑为７７．３５Ｋ的条件下开展页岩样品低压氮气实验，逦值（Ｐ／Ｐ。？０．５）时，解吸分支曲线存在急剧下降的拐逡逑测试其孔隙结构特征。逦点，随着粒径减小，此阶段的曲线下降得越陡；③在相逡逑通过比较３件不同粒径页岩样品的氮气吸附解逦对压力接近饱和蒸气压（Ｐ／Ｐ。？１）时，粒径越小的吸逡逑吸曲线（图３）可知：①在相对压力较低（尸／尸。＜０．４５）逦附分支曲线在此阶段越陡，且吸附量越大。逡逑表３不同粒径下页岩对甲烷的吸附常数逡逑Ｔａｂｌｅ邋３邋Ｍｅｔｈａｎｅ邋ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ邋ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｉｚｅ逡逑吸附逦吸附逡逑编号逦粒径／ｆｊＬｔｎ逦目数邋逦编号邋粒径／／ｉｍ逦目数邋逦逡逑ＶＬ／（ｃｍ３／ｇ）邋ＰＬ／ＭＰａ逦ＶＬ／（ｃｍ３／ｇ）邋ＰＬ／ＭＰａ逡逑１邋７００？３邋３５０逦６？１０逦１．６１逦１３．４７逦１邋７００？３邋３５０逦６？１０逦２．１０逦１３．７６逡逑８５０邋？１邋０００逦１６邋？２０逦２．８０逦１０．０４逦８５０邋？１邋０００逦１６邋？２０逦２．８８逦５．２４逡逑Ｃｉ逦Ｃ２逡逑１８０邋？２５０逦６０逦？８０逦２．７３逦７．９８逦１８０邋？２５０逦６０邋？８０逦２．７５逦５．４１逡逑１０６邋？１３１逦１２０逦
【作者单位】： 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室;
【基金】：国家科技重大专项“彭水地区常压页岩气勘探开发示范工程”(编号:2016ZX05061) 四川省教育厅重点项目(编号:16ZA0077) 国家自然科学基金(编号:51674209)联合资助
【分类号】：TE311

【参考文献】

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本文编号：2514031