不同粒度页岩吸附解吸规律的实验研究

• 作 者: 李达远
• 出 处: 太原理工大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 页岩 粒度 渗透率 等温吸附 吸附速率 气体解吸

社会进步对能源有很强的依赖性,能耗量的逐年递增会诱发能源紧缺和过度污染等问题。“缺油少气”的现状使我国原油和天然气对外依存度很大,为保证能源长久稳定地供应,作为非常规新能源的页岩气一定程度可缓解常规能源的不足。但我国页岩气的研究还处在初级阶段,许多基础性的研究还不够深入,页岩气开发亟待明确其基本物理特征-吸附解吸特性。论文中主要从页岩气的储量的角度出发,探讨不同粒度下页岩吸附解吸性能的变化关系。分析其吸附解吸特征与动力学的联系,使用合适的吸附式对等温吸附的相关检测物理量做拟合,再运用相关理论对页岩的等温吸附做分析。选择四川长宁县龙马溪组页岩作为本次的实验样品。运用控制变量法,对不同粒度页岩进行吸附解吸实验,从实验数据的分析能够客观准确的反映出粒度对页岩吸附解吸的影响规律。通过此次研究为页岩气从储量预测到开采利用提供建议,在此基础上对该种页岩做综合性评价并得到下面结论:（1）采集制备了圆柱块状、厘米级颗粒、4～2目、8～4目、30～8目、60～30目、120～60目、200～120目、400～200目9组粒度的页岩样品,运用容量法样品分别进行30℃等温吸附实验。发现粒度对页岩吸附的影响相对温度、压力而言属于弱相关影响因素,所做9组粒度,整体上页岩粒度与吸附量呈负相关关系。（2）利用气体吸附Langmuir模型对页岩吸附CO₂进行拟合的拟合度较高,表明页岩吸附CO₂符合单分子的吸附。极限吸附量随着粒径减小有增大趋势。（3）选取圆柱块状、4～2目、30～8目、60～30目、200～120目5组粒径进行30℃等温定压解吸实验,发现粒径对解吸量的影响效果仅体现在时间效应上。其中柱状页岩的解吸时长明显高于其它粒状、粉状样品。完成30℃等温定压解吸实验后对5组粒径进行升温解吸实验,发现粒径不同对解吸增量及解吸时长变化不大。（4）对吸附量、解吸量随时间变化曲线可以得出随着粒度的减小,页岩吸附气体的吸附速率、解吸速率均变大。从宏观上看小粒度使页岩样品达到吸附解吸平衡所用时间变短,从微观上看,小粒度的样品往往具有更复杂的孔隙结构,使气-固界面的吸附解吸反应更为活跃。（5）验证了N₂及CO₂气体的页岩吸附曲线在低压段,吸附量随压力的升高,同等实验条件下,各气体吸附量的大小关系为:N₂2。（6）在体积压力与页岩渗透率关系的实验中得出页岩具有低孔低渗特性,孔隙率随岩样压力状态的改变并未出现跳跃性的变化,是渐变型的。