页岩样品等温吸附测试负吸附效应及其校正方法

发布时间：2020-06-18 16:48

【摘要】：在页岩储层等温吸附测定过程中,常会遇到等温曲线经常出现“负吸附”现象,即到达一定的实验压力后,吸附量不再增加反而呈现下降的趋势。针对等温吸附实验中存在的等温吸附曲线异常的现象,作者选择6个典型样品,对其开展包括吸附性在内的物性分析测试。并据此分析样品负吸附现象特征,研究引起负吸附现象的各种因素及其影响程度和机理,探讨减弱或消除负吸附现象的理论和技术途径。研究发现页岩等温吸附曲线出现“负吸附”与样品孔隙特征有关,等温吸附测试原始值的最大吸附量范围0.78cm~3·g~(-1)~2.88cm~3·g~(-1),平均值1.72cm~3·g~(-1);负吸附程0.086~0.661,平均值0.314。页岩有机碳含量高的样品,微孔发育,其吸附量较高,“负吸附程度”较低。自由空间体积测量手段的不恰当是产生负吸附现象的重要原因;空白测试表现了仪器的综合误差,具有偶然性,且对甲烷吸附能力较弱的样品影响程度比较大;由实验所测得的吸附量为过剩吸附量,忽略了页岩吸附相内的甲烷,须将过剩吸附量转化为绝对吸附量。异常等温吸附曲线的校正首先进行相态转换,已优化参数,选择较小的吸附相密度ρ_(a=)0.345g/cm~3效果更好;其次,调整合适的自由空间体积的变化量,对等温曲线进行校正。最后,从试验流程的优化、技术的提高、设备的改进等根本原因方面找到出现误差的薄弱环节,减小出现“负吸附”的可能性,尽可能获得较为真实的数据。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P618.13
【图文】：

排烃门限,概念模型,烃源岩,页岩气

工程硕士学位论文究现状及存在问题（Research Status and Problems）页岩气成因及形成条件岩气中天然气的生成是一个复杂的过程，经历了生物化学、热解以所有可能的物理化学有机作用，残留于页岩气中的天然气即为我们岩气目标。烃源岩在埋深演化过程中，当其生烃量满足自身吸附、和毛细管封堵等多种形式的存留需要后，并开始以游离相大量排运质条件称为排烃门限[2]。国内大多数学者认为页岩气是指存于暗色中，虽进入排烃门限（图2-1），但尚未完全排出的以吸附态或游离天然气聚集，也包括页岩夹层中的粉砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥然气聚集和砂岩地层中的天然气聚集[3-7]。

等温吸附曲线,等温吸附曲线,固体表面,工程硕士学位

工程硕士学位论文单分子层时的吸附量；PL为Langmuir压力，MPa，代表吸附达到最大吸附量时对应的平衡压力；P为平衡气体压力，MPa。该模型的基本观点为固体表面没有饱和的原子力场，当气体与之接触时就会被吸附在固体表面，一旦表面上覆盖一层气体分子，这种力场就得到了饱和，吸附就不再发生。假设的条件是固体表面均匀，各处的吸附能力相同，吸附热不随覆盖度变化，且吸附平衡是动态平衡，基于单分子层吸附理论得出的。Langmuir吸附模型对于当固体表面的吸附作用相当均匀，且孔隙发育丰富，微孔硅胶、沸石、炭分子筛等，出现这类等温线。但由于其假定不够严格，在实际生产利用中有一定局限性。

【参考文献】