C7页岩气藏吸附扩散微观机理研究

发布时间：2017-12-17 05:33

  本文关键词：C7页岩气藏吸附扩散微观机理研究

  更多相关文章： 页岩气 分子模拟 吸附扩散 蒙脱石 干酪根

【摘要】：页岩气作为一种重要的非常规能源,在石油天然气勘探开发以及国家能源战略储备中占有重要的地位。吸附、扩散是影响页岩气赋存、运移的重要因素。有必要从不同尺度系统研究页岩气吸附、扩散的宏观规律及微观机理。论文采用室内实验与理论计算相结合的研究手段,从宏观、微观两种角度对以上问题开展深入研究:采用实际储层岩心,测试了甲烷气体在页岩中的扩散系数,分析了压力、含水饱和度及渗透率对扩散系数的影响;系统评价了现有多组分气体吸附模型,推荐适合于页岩气藏计算模型;采用分子模拟的研究方法,从微纳米尺度上探索研究了页岩气在粘土矿物(蒙脱石)和有机质(干酪根)中的吸附、扩散机理。此次研究受国家自然科学基金项目(51204141)资助,通过系统研究,得到如下重要结论及认识。(1)压力对扩散系数具有明显的抑制作用。扩散系数随着压力的增加逐渐减小、随着岩心渗透率的增加;岩心中的水分占据了页岩的孔隙空间,阻碍了气体运移的通道,扩散系数随水分的增加呈线性递减的趋势。(2)Langmuir吸附模型、Freundlich-Langmuir吸附模型和Toth吸附模型适用于描述页岩气藏单组分的吸附规律;校正的Langmuir吸附模型、扩展的Langmuir吸附模型和LRC吸附模型可较好的应用于二元混合气体的吸附规律;扩展的Langmuir吸附模型和LRC吸附模型描述三元混合气体吸附规律效果最好。(3)微观吸附规律:气体吸附量随着压力、孔径的增加而增加;等量吸附热随着压力的增加先减小后增大;随着孔径的增大,气体在粘土矿物孔隙呈现多层吸附,每个吸附层的厚度相等并近似等于吸附气体的分子动力学直径。进一步考虑了水分对气体吸附的影响。流体的吸附能力大小依次为:水二氧化碳甲烷氮气。(4)微观扩散规律:气体扩散系数随着压力的增加而逐渐减小,压力较小时,其减小幅度相对较大;鉴于有机质孔隙的各向异性,气体的扩散系数在不同方向不尽相同,水平方向(x,y方向)气体的扩散系数明显大于垂直方向(z方向);说明水平方向是气体在有机质中扩散的主要方向。流体的扩散能力大小依次为:甲烷二氧化碳氮气。(5)对比分析流体分子与有机质的原子之间的径向分布函数。二氧化碳与干酪根中S、O、N原子的相互作用较甲烷和氮气要大;通过研究混合气体的渗透选择性:混合气体中二氧化碳的摩尔比例越高,混合气体的吸附选择性逐渐增加,而扩散选择性无明显的变化,说明混合气体渗透性大小主要受到吸附的影响,而不受扩散的影响。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE31

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本文编号：1298966