页岩超临界态吸附气量计算模型

页岩吸附气量是决定页岩气井开发价值和开发寿命的关键性参数，也是能否成功进行开发的重要参考因素。由于现有的适用于亚临界态的单分子层吸附的兰格缪尔等温吸附模型不适用于中国页岩气的储层条件，为此，通过不同温度下的等温吸附实验，拟合等温吸附曲线并分析影响页岩吸附能力的因素，发现影响页岩吸附能力的主要因素为地层温度和压力、孔隙度、有机质含量及成熟度、矿物组成及含量（其中以黏土矿物为直接影响因素）。以波拉尼吸附理论为基础，构建了考虑温度、压力、孔隙度、有机质含量及成熟度、矿物组成及含量的页岩吸附气定量计算模型。对比该模型的计算结果在整体趋势上与现场岩芯取样分析含气量结果基本一致。新模型考虑了超临界吸附，弥补了目前普遍采用的单层吸附模型的不足，对页岩吸附气量定量计算具有重要的现实意义。     

基于吸附势理论的页岩吸附甲烷模型及其应用

根据实测的页岩等温吸附数据,以吸附势理论为基础,对等温吸附数据进行处理分析得到ε-ω吸附特性曲线及其数学表达式,推导出页岩吸附甲烷模型,在此基础上建立了地质条件下温度和压力共同影响的页岩吸附气量计算模型,并利用实测等温吸附数据进行了模型验证及应用分析。研究结果表明:页岩吸附气的ε-ω吸附特性曲线是唯一的且与温度无关,特性曲线的形态呈对数形态;文中推导吸附模型的预测结果精度较高,可预测不同温度和不同压力下页岩吸附气量,得到页岩吸附等温线;建立的地质条件下温度和压力共同影响页岩吸附气量计算模型,可预测页岩吸附气量随深度变化的趋势图;温度和压力对页岩吸附气量影响作用相反,在地质条件下的温度与压力对页岩吸附气量影响存在竞争关系,其中当页岩埋深小于页岩最大吸附容量对应埋深时,压力起到主要影响作用,反之温度起到主要影响作用。     

页岩气吸附规律研究

页岩的吸附解吸行为是页岩气藏含气量评价和高效开发的基础。利用自主研发的页岩气高温高压吸附实验装置,对四份鄂尔多斯盆地南部延长组页岩样品进行了高温高压吸附实验,得到了四份样品65℃下、最高压力达25 MPa的吸附等温线。采用修正的朗格缪尔(Langmair)模型对吸附等温线进行拟合,并对拟合结果进行分析。研究表明:页岩样品具有较高的吸附气能力,饱和吸附量为0.04~0.14 mmoL/g。采用修正的朗格缪尔模型可以较好地拟合页岩高压吸附等温线,拟合系数达0.99以上。页岩有机碳含量与吸附气量具有正相关性,有机碳含量越高,吸附气量越大。未发现黏土含量与吸附气量的关系。     

泥页岩对不同赋存状态页岩气的容烃能力定量表征—以伊通盆地双阳组为例*

由于页岩气在泥页岩储层中以多种方式赋存,在开展页岩气资源评价时,需定量表征泥页岩对不同赋存状态页岩气的容烃能力。基于泥页岩等温吸附试验,评价不同丰度、不同成熟度泥页岩的吸附气能力;并通过温、压校正转换至任一温度、任一压力下泥页岩的吸附气能力。借助Vasquez-Beggs模型,评价地质条件下油溶气能力,分析页岩气中不同赋存状态下页岩气含量的比例关系,推算出游离气量。研究表明,在压力达到一定后,泥页岩最大吸附能力主要受到有机质含量的制约;而油溶气量除了受到温、压和原油数量的影响外,气在原油中的溶解度同样至关重要。从伊通盆地评价结果来看,双阳组页岩气最多可达到5 703.74亿m3,其中主要吸附态赋存于泥页岩储层中,其次为游离态页岩气,油溶气量较少,仅为165.54亿m3。     

考虑有机质含量的页岩吸附气含量计算模型及其应用

为了对压力、有机质含量对页岩吸附气含量的影响规律进行研究,更准确地对吸附气含量进行估算,基于对吸附类型的讨论,通过在储层温度条件下的等温吸附实验,获得不同有机质含量下的等温吸附特征曲线;并根据Langmuir等温吸附理论得到Langmuir体积和Langmuir压力,分析有机质含量(TOC)对吸附气含量影响特征。在此基础上,利用球状模型和反正切函数形式拟合等温吸附特征以及TOC与吸附气含量的线性关系,建立吸附气含量计算模型,并以四川盆地下志留统龙马溪组3口井的多组岩心样本数据为例,对比岩心刻度后的模型计算结果与解吸气量,对模型的准确性进行验证。结果表明该模型精度较高,相关系数达到93%以上,对页岩吸附气量和含气量评价具有一定的现实指导价值。     

页岩吸附与解吸气量实验测量实例研究

页岩气主要以游离气和吸附气形式存在于富有机质页岩中,含气量的大小受页岩储层压力、温度、矿物类型、物性、湿度等多种因素影响。页岩吸附气量是评价页岩气资源量的关键性参数,也是评价页岩气是否具有开采价值的一项重要标准。在分析页岩气吸附与解吸机理的基础上,通过F页岩气田龙马溪组-五峰组页岩心等温吸附、解吸实验测量实例研究,得到结果:利用等温吸附线法是获得饱和吸附体积VL和朗氏压力PL的有效途径;钻井现场页岩快速解吸获得的总含气量主要为吸附气量,游离气量占比较小,不能代表真实的地层游离气量占比;页岩VL与样品的TOC成正相关,达到饱和吸附后温度升高,吸附能力明显下降。     

页岩气吸附综合模型及其应用

页岩气藏中吸附气体占很大比例,吸附气的含量直接关系到页岩的储量计算,因此准确得到页岩的吸附气含量至关重要。通过不同温度下页岩等温吸附实验发现温度升高页岩的吸附能力下降;对不同温度下页岩等温吸附曲线进行一系列计算得到了页岩气吸附综合模型,该模型可以用来计算不同温度和压力条件下等温吸附曲线,该模型为页岩吸附气含量的准确计算提供一种方法和依据。     

页岩气藏分段压裂水平井产能分析

页岩气是主要以游离态和吸附态赋存于泥页岩系统中的非常规天然气资源,游离气和吸附气含量是影响页岩气藏水平井产能的关键因素。为了研究游离气和吸附气含量对水平井产能的影响,对含气量确定方法和影响因素进行了综述。在此基础上,利用Eclipse双孔介质和对数间距网格加密方法建立了页岩气藏水平井地质模型。设计5套不同游离气和吸附气含量方案进行模拟计算,将水平井日产气量、累积产气量、游离气和吸附气日产气量、游离气和吸附气采出程度、地层压力分布进行对比分析,明确了页岩气藏游离气和吸附气含量对水平井产能的影响。研究结果表明:随游离气含量增加和吸附气含量降低,水平井日产气量和累积产气量逐渐增加;水平井初期产气量主要由游离气贡献,吸附气主要在气井投产的中后期产出;游离气采出程度远高于吸附气的采出程度,高游离气含量是页岩气藏获得高产的重要前提。     

高成熟富有机质页岩吸附特征及影响因素

吸附气作为页岩气的一种重要的赋存状态,主要存在于黏土矿物及有机质颗粒的表面或孔隙内,泥页岩的吸附特征对含气量起到至关重要的作用。本次研究通过有机碳含量测试、热成熟度测试、X射线衍射、低温氮吸附及甲烷等温吸附等分析化验手段,对皖南地区下寒武统荷塘组页岩的有机地化特征、岩石学特征、孔隙结构及吸附特征进行了研究,并进一步探讨了吸附性能的控制因素及机理。结果发现:(1)研究区页岩处于过成熟阶段,R_O为2.83%~3.91%;有机质含量较高,TOC含量主要分布于1.97 wt%~7.32 wt%,平均为4.58 wt%。(2)孔隙类型以中孔占主导,宏孔和微孔含量较低。(3)样品的吸附能力差异较大,吸附量分布在0.47~8.63 m3/t,平均为5.21 m~3/t。(4)吸附能力受有机质含量、热演化程度、孔隙结构及黏土矿物含量等因素共同控制,吸附量随TOC含量、R_O及比表面积的增加而增大,随平均孔径及黏土矿物含量的增加而降低。     

页岩气藏分段压裂水平井不稳定渗流模型

针对页岩气藏中吸附气和游离气共存的储集方式,基于双重介质模型建立考虑吸附解吸过程的页岩气藏不稳定渗流数学模型,并定义新的参数来表征基质中吸附解吸气量与游离气弹性释放量的比值,利用Laplace变换计算页岩气藏点源解,通过叠加原理得到定产量生产时水平井分段压裂改造后井底压力解,对考虑井筒和表皮系数的影响以及定井底流压生产时水平井动态产能进行分析。结果表明:在开采过程中页岩吸附解吸气量所占比例较大,且考虑吸附解吸后,定产量生产所需压差小,压力波传播到边界时间晚,压力导数曲线凹槽更加明显,同时定井底流压生产时压裂水平井产量更大,稳产时间更长;Langmuir吸附体积越大,压力波传播越慢,所需压差越小,压力导数曲线凹槽越深,同时页岩气藏稳产时间越长,产量越大,但产量的增幅越小。     

活性炭捕集微量氩的实验研究

本文研究了温度为77K时,压力为6×10~(-6)～5×10~(-8)乇,总量为W≤7×10~(-7)克的氩在1.0克椰子活性炭上的吸附特征、吸附动力学方程和吸附类型。为捕集真空状态下的微量氩提供了实验依据,为定量分析痕量氩建立了新方法。     

杨树叶改性吸附剂对硝基苯的吸附性能研究

在探究磷酸改性杨树叶的条件基础上,研究接触时间、硝基苯溶液初始浓度、温度等因素对改性过后的杨树叶吸附硝基苯性能的影响。结果表明,在25℃,用2 mol/L磷酸溶液按照15 m L/g的改性剂用量改性后,杨树叶对硝基苯的吸附在70 min左右达到基本平衡,吸附过程满足准二级吸附动力学模型。随着硝基苯溶液初始浓度的增加,吸附率不断降低,吸附等温线满足Freundlich方程。吸附过程为放热过程,随着温度的升高,吸附效果下降。     

两个计算二组分液-固吸附表面过剩的经验公式

以文献发表的67组实验数据依据,研究了用两个经验公式计算二组分全浓度范围内液—固吸附的表面过剩值。依据两个经验方程,用微机对这些实验数据进行拟合,求出对应于每个吸附体系中经验方程的一系列参数值和非线性相关系数r。由对这些体系中r值大小的统计结果表明,在其规定范围内,用这两个经验方程计算表面过剩值是满意的。     

5A分子筛气相吸附分离正庚烷

研究并开发了一种适合小规模间歇式生产含量不低于９９％的试剂级正庚烷的工艺，对其核心装置吸附分离的操作条件作了必要的考察．实验结果表明，在气相吸附和升温脱附之间增加中间产物的循环，可使产品中正构烷烃含量进一步提高，达到模拟移动床的高效分离．     

阴、阳离子表面活性剂在粘土矿物表面的混合吸附

研究了２５℃时十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）和溴化十六烷基吡啶（ＣＰＢ）自其单组分水溶液及其混合水溶液在高岭土、碳酸钙、石英砂上的吸附．结果表明，ＳＤＳ在高岭土和碳酸钙上的吸附等温线在ＳＤＳ的临界胶束浓度（ＣＭＣ）值以前出现最大值，ＳＤＳ在石英砂上几乎不吸附；ＣＰＢ在高岭土上的吸附等温线为Ｌａｎｇｍｕｉｒ型，而在碳酸钙、石英砂上几乎不吸附；在ＳＤＳ与ＣＰＢ的混合体系中，ＳＤＳ在高岭土、碳酸钙、石英砂上的吸附都增大，相应地，ＣＰＢ在高岭土上的吸附减小，在碳酸钙上的吸附增大，并且随吸附后ＳＤＳ／ＣＰＢ摩尔比的不同，出现吸附最大值．文中成功地将吸附等温线与吸附平衡溶液的电导率曲线有效地结合起来，分析了实验结果，提出了可能的吸附机理．     

溶液表面吸附流水行为的表征参数Z

对二元完全互溶双液体系的稀溶液,建立一个理想吸附模型,以统计热力学原理可得到本文所引入的吸附表征参数Z的数学形式。利用微机处理,可得到以下结论:a)吸附表面层仅指溶质与溶剂分子尚存在相互作用,但性质又区别于体相的一厚度δ的薄层,而这吸附表面层中的“溶质分子”仅指溶质分子中的亲水部分,即并非是溶质的全分子。b)随着吸附分子浓度增大,表面超量Г值增大,吸附表征参数Z值减小;当吸附分子达到单层吸附饱和时,Г达到最大值Г_m,相应地Z达到最小值Zm。     

长江口底质泥沙吸附锌的热力学研究

本文研究了长江口底质泥沙吸附 Zn~(2+)的热力学,结果表明吸附等温线为L—4型并符合 Langmuir吸附等温式。本文用固相表面不同的活性点位解释了L—4型等温线的形成原因。     

河流底质泥沙吸附镉的热力学研究

本文研究了河流底质泥沙吸附镉的热力学,结果表明吸附等温线为S-2 型并符合 de Bore-Zwikker 吸附多温式。     

Polanyi吸附势理论的热力学推导

运用热力学理论和溶液理论,在不受经验性假设限制的条件下,分析了Polanyi吸附势的热力学含义,推导出固液界面吸附的基本条件、凝聚吸附条件、混合溶液竞争凝聚吸附以及顶替吸附的基本条件,并得出与Polanyi吸附势理论及其在溶液中吸附的应用相一致的结果。     

页岩气超临界吸附研究进展

 超临界吸附是指在临界温度以上时气体在固体表面上发生的吸附,在地层温度条件下,甲烷在页岩中的吸附为超临界吸附。吸附气是页岩气的重要组成部分,研究页岩气的超临界吸附对于页岩气储量评价和开发方案编制等具有重要意义。本文综述了国内外在页岩气超临界吸附研究方面的进展,从页岩等温吸附实验方法、超临界吸附特征及模型建立3方面进行分析。结果表明：1）页岩的甲烷吸附量与煤相比小很多,为满足页岩吸附量测试的要求,对于容量法吸附仪,应配置更高精度的压力传感器;对于重量法吸附仪,应配置更高精度的磁悬浮天平;2）等温吸附实验测试的吸附量为过剩吸附量,过剩吸附量在达到一定压力后会下降,在评价页岩的吸附能力时,不能将过剩吸附量和绝对吸附量混淆,这样将严重低估地层条件下页岩的吸附能力;3）页岩气的吸附面临着理论与实践相矛盾和脱节的问题,页岩气超临界吸附的研究应从理论和实验两方面入手,深化对页岩气超临界吸附特征的认识,建立具有普遍适用性的页岩气超临界吸附理论。