页岩气绝对吸附量转化新方法

为了弄清引起基于过剩吸附量的气-固超临界实验吸附等温线表现出极大值后下降现象的原因,在分子动力学原理的基础上,应用分子模拟方法,模拟了超临界甲烷在不同温度下0~50 MPa压力范围的分子密度,并结合单分子吸附理论对"过剩吸附量"和"绝对吸附量"进行了转换,并提出适用于临界前后大压力范围的转化方法。结果表明:分子模拟的密度结果与美国国家标准局(NIST)的数据一致,在甲烷超临界压力以下,"过剩吸附量"与"绝对吸附量"差异不大,但随着压力升高差异逐渐增大,在甲烷储层压力下,两者的差异可达到150%以上。该方法的转化具有较高精度,且突破了现有转化方法的低压条件限制。     

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。     

页岩气吸附与解吸附机理研究进展

页岩气渗流机理研究中,纳米孔隙中的渗流和多尺度储渗空间中气体传质的研究条件还都不成熟,唯吸附与解吸附的研究仅通过宏观实验就可进行。目前国内页岩气的研究热点也主要在与工艺密切相关的领域,对页岩气渗流的起点或基础——吸附和解吸附关注相对较少。对页岩气对吸附与解吸附机理国内外研究现状就行分析,并提出一系列值得深入研究的问题或方向。页岩气的主体赋存状态存有争议,对固溶态的甲烷的研究还很少;页岩气含气量测试中解吸法和等温吸附实验及其数学解释模型可靠程度有待提高;甲烷在超临界状态下的吸附规律研究较少,相关吸附模型对此鲜有涉及;单一矿物和有机质的吸附特性关注较少,多组分气体中各气体间竞吸机理还未有详细研究。     

等温吸附曲线在四川威远页岩气区块的应用与表征

基于四川威远页岩储层条件,在90℃下开展了对四川威远区块页岩气等温吸附实验,分析了影响吸附的主要因素。结合生产实际阐述了吸附气在生产中的变化规律。同时应用吸附势理论,建立不同深度下的吸附模型,对不同深度下的吸附气量进行了预测。研究表明,当地层压力较高时,解吸附气体较少,主要是游离气在贡献,随着地层压力降至10 MPa后,吸附气解析速率逐渐增大直至吸附气起主导作用;黏土含量越高,黏土与有机质的竞争吸附中占主导;吸附气含量越小,而TOC越高,有机质与黏土竞争吸附中占主导;吸附气量越高,另外压力越高、温度越低,吸附气量越高;基于吸附势理论的吸附模型比Langmuir等温吸附模型具有较好的拟合程度,具有较强的适用性;对异常高压的页岩气藏而言,随着深度的增加,吸附气含量逐渐增加,并未出现明显的极值,温度对吸附气量的影响没有压力的影响大,压力对吸附气的含量起主导作用。     

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。     

页岩气吸附实验中自由空间体积的变化及其对吸附的影响

选取页岩样品,并以煤样为对比进行了容量法等温吸附实验,建立了考虑吸附相和基质膨胀及压缩变形的自由空间体积和吸附量计算模型,以此讨论了自由空间体积在吸附过程中随吸附平衡压力的变化趋势及其对吸附的影响.研究表明:页岩气的容量法等温吸附实验中,随着吸附平衡压力的增加,因吸附相的存在引起自由空间体积持续减小并最终趋于恒定,吸附...     

页岩气等温吸附分子动力学特征研究

页岩气等温吸附研究对了解页岩孔隙表面结构特征及认识气体分子在固体表面活动及吸附状态具有重要意义。利用基于狭缝假设的晶格理论方法,对甲烷在页岩中的吸附特征进行研究,对所定义的Y与X之间的线性关系进行了讨论,表明微孔中分子间平均势能Ea小于第1吸附层分子与固体间势能EA,EA/Ea在3.21~7.05之间,随温度升高该值保持在3.4左右。将利用晶格理论预测的Г与xb的关系与实测值进行了对比,结果表明晶格理论预测精度较高,表明该理论的假设合理,具有一定应用价值;但在平衡压力较高条件下尚需进一步研究。     

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。     

考虑超临界高压吸附方程的页岩气传质输运模型

目前页岩气渗流方程中常用Langmuir模型来描述吸附项对流动的影响,但在储层条件下Langmuir模型不足以描述页岩气的超临界高压吸附特征,因此需要探索建立考虑超临界高压吸附模型的页岩气渗流方程。首先本文根据统计热力学基本原理并结合相应假设建立了超临界高压吸附模型,然后根据渗流理论建立了考虑超临界高压吸附模型的页岩气渗流模型,并与考虑Langmuir模型的渗流方程进行了对比。研究表明:与Langmuir模型相比新吸附模型更能准确的描述页岩的超临界高压等温吸附曲线;新渗流方程拟合页岩气流动实验结果的精度更高,更利于描述吸附解吸对流动的影响;认为吸附解吸作用对中期日产气量的影响较大。     

超临界吸附及气体代油燃料技术研究进展

在超临界吸附研究中,提出从过剩吸附量确定绝对吸附量的方法,将传统的吸附理论模式扩展到超临界吸附,成功地解释了所有超临界吸附的实验数据,并促进了气体代油燃料技术研究的进展.应用所提出的理论分析氢在碳纳米管上的吸附数据,阐明了碳纳米管的储氢机理,并重新解释了氢在超级活性炭上的吸附数据,发明了用湿活性炭储存天然气新方法.将作为储气吸附剂的超级活性炭的制备时间降低到原来的1/8,发明应用储气吸附剂的新变压吸附提氢方法和天然气管网下游调峰技术,显著提高了CH4/N2分离系数,使变压吸附脱甲烷成为可能.     

页岩气等温吸附/解吸特征

对页岩的吸附与解吸特征进行实验研究,通过吸附模型和解吸模型分别对等温吸附实验和等温解吸实验数据进行拟合和作对比.研究结果表明:Langmuir模型描述页岩气等温吸附过程比较合适;页岩的吸附曲线与解吸曲线不重合,解吸过程存在着滞后.页岩气的等温解吸过程宜用解吸式模型进行模拟.     

湘中拗陷泥盆-石炭系海相泥页岩地球化学特征及等温吸附性能

利用湘中地区泥盆-石炭系野外剖面泥页岩有机地球化学参数及泥页岩等温吸附特征参数,评价页岩气富集的关键地质参数特征。海相泥页岩有机地球化学参数表明,其有机碳含量高,泥盆系泥页岩有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型,石炭系大塘阶测水段为Ⅱ1—Ⅲ型;泥盆—石炭系有机质的成熟度高,基本都达到高成熟—过成熟阶段。泥页岩等温吸附曲线表明,泥页岩吸附容量较大。这些参数表明,湘中拗陷页岩气的基础地质条件好,具备页岩气富集成藏的地化条件,泥盆系棋梓桥组、佘田桥组及石炭系大塘阶测水段3套海相泥页岩厚度大、分布范围广、有机质丰度高。     

考虑吸附和扩散的页岩视渗透率及其与温度、压力之关系

页岩纳米级孔隙中气体渗流存在吸附、扩散和滑脱效应,为了表征其渗流能力,并分析温度和压力对它的影响,利用Polanyi吸附理论和Langmuir等温吸附方程并结合纳米孔中气体扩散和渗流方程得到了考虑吸附、扩散和滑脱效应的页岩视渗透率的计算模型.计算发现:甲烷吸附层厚度随压力的降低而减小,随温度的降低而增加,并且压力越低温度的影响越大;考虑吸附、扩散和滑脱的页岩视渗透率虽然同仅考虑扩散和滑脱的视渗透率一样都随温度的下降而减小,但整体要低于后者,且下降幅度更大;考虑吸附、扩散和滑脱的页岩视渗透率与仅考虑扩散和滑脱时的视渗透率之间的差异随着压力的降低而逐渐减小;考虑吸附、扩散和滑脱的视渗透率与达西渗透率的比值随压力的降低先减小后增加,最终趋近于仅考虑扩散和滑脱时的情况.     

Shale gas exploitation with supercritical CO2 technology

This paper analyzes the physicochemical properties of supercritical CO2, the characteristic of shale gas and shale gas reservoirs. The technologies of drilling, production, fracturing using the supercritical CO2 in shale gas exploration are proposed, to increase the penetration rate, decrease the damage to formation while fracturing, and enhance the recovery of shale gas. It is believed that the huge economic benefits of shale gas exploration with the supercritical CO2 fluid will be obtained, and it also can initiate a new technology field of CO2 in the petroleum engineering.     

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。     

四川盆地及周缘地区五峰—龙马溪组页岩气概况及前景评价

探讨四川盆地及周缘地区上奥陶统-下志留统五峰-龙马溪组黑色页岩的基础地质特征,并对该层页岩气前景进行评价。通过野外露头、钻井和地震剖面资料研究表明,四川盆地及周缘地区五峰-龙马溪组泥页岩分布于环乐山-龙女寺和黔中加里东古隆起地区,向川南、川北和川东方向逐渐变厚,厚度达200～500m;其中黑色页岩厚度的分布趋势与之相似,一般为20～80m。有机碳质量分数>1%,属腐泥型Ⅰ型干酪根,一般Ro>2%。黑色页岩段为海侵至最大海平面时的沉积产物,现今埋藏较浅,盆地内川南地区埋深1.5～3km,鄂西渝东地区埋深1.5～3km。川东及鄂西渝东过渡带埋深2～3.5km的黑色页岩段将是页岩气勘探的主要目标区,大巴山前缘是未来勘探的潜在有利区。