页岩气吸附模型研究

发布时间：2020-05-21 12:06

【摘要】：页岩气以其可观的资源储量和巨大的开发潜力,已经逐步成为石油工业界的一个热点。页岩储层不同于传统砂岩和碳酸盐岩储层,有其独特的岩石性质、超低的地层渗透率(纳达西尺度下)和丰富的纳米级孔喉系统。而页岩气在这些纳米级孔隙中的吸附特征对于页岩气藏的储层评价以及开发开采具有重要的指导意义。根据近年来受限流体在吸附领域的研究成果,对现有的受限流体状态方程以及化学势表达式进行了深入分析与验证,并做了改进,结合吸附相平衡的判别条件,构建吸附相平衡数学模型,分析模型求解方法,并编制了计算软件,经软件计算,分别与实验数据和六种经典等温吸附模型进行了对比研究。研究结果表明:(1)分别应用Lenonardo方法和本文方法预测了多种物质的分子直径,与粘度法计算得到的分子直径进行了对比,发现本文方法预测的分子直径更接近粘度法计算得到的分子直径。(2)分析了孔径尺寸rp/cσ对紧密堆积密度ρmax的影响,发现ρmax随孔径尺寸rp/σ的增大而增大,然后逐渐趋于常数。(3)建立了单组分吸附平衡的求解方法,采用牛顿迭代的方法求解吸附相平衡的判别条件,借助遗传算法拟合单组分吸附相平衡的参数,并编制了计算软件。(4)运用编制的吸附平衡拟合与预测软件拟合了文献报道的甲烷、氢气、氮气、二氧化碳在活性炭中的吸附实验数据,取得了较好的拟合效果,四种气体的平均拟合相对误差分别为2.22%(甲烷)、4.19%(氢气)、1.67%(氮气)、6.28%(二氧化碳)。(5)对比了本文模型与六种经典等温吸附模型对二氧化碳吸附实验数据的拟合效果,结果表明本文模型低压段的拟合效果接近经典吸附模型,高压段的拟合效果相比低压段更好,说明本文模型在描述较高压力吸附时具有更好的适用性。(6)利用重量法测定甲烷气体在页岩岩心中的等温吸附实验数据,基于低压条件下的实验数据,通过吸附平衡拟合与预测软件拟合实验数据得到模型参数,拟合相对误差最高仅为6.79%,说明本模型可用于描述页岩气吸附;根据低压吸附数据拟合得到的模型参数预测高压段的吸附数据,预测相对误差最高仅为20.79%,表明该模型在预测页岩气吸附时效果很好。
【图文】：

图１－１技术路线图逡逑

图２－１邋硬球能曲线逡逑
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE31

【参考文献】

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3 孔祥明;杨颖;沈文龙;李平;于建国;;CO_2/CH_4/N_2在沸石13X-APG上的吸附平衡[J];化工学报;2013年06期

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5 吉利明;邱军利;夏燕青;张同伟;;常见黏土矿物电镜扫描微孔隙特征与甲烷吸附性[J];石油学报;2012年02期

6 邹才能;朱如凯;白斌;杨智;吴松涛;苏玲;董大忠;李新景;;中国油气储层中纳米孔首次发现及其科学价值[J];岩石学报;2011年06期

7 徐晓亮;赵兴祥;孙林兵;刘晓勤;;CO_2、CH_4和N_2在不同硅/铝比β沸石上的吸附分离性能[J];化工进展;2009年12期

8 欧成华,李士伦,易敏,郭平,孙良田;高温高压下多种气体在储层岩心中吸附等温线的测定[J];石油学报;2002年01期

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本文编号：2674265