基于吸附势理论的页岩对甲烷吸附特性

 页岩气藏的甲烷吸附性能是页岩气藏开发的前提和基础,对页岩气资源预测、产能评价等有重要影响。根据不同温度下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。研究结果表明,页岩吸附甲烷的ε-ω吸附特性曲线是唯一的且与温度无关,可预测不同温度下甲烷吸附量,得到页岩吸附甲烷的吸附等温线;吸附相密度计算对ε-ω吸附特性曲线预测甲烷吸附量有重要的影响,吸附相密度经验公式与预测甲烷吸附量准确度有关,需进一步研究甲烷吸附相密度计算方法。     

蒙特卡洛模拟金属Ag的饱和蒸汽压

采用金属银的嵌入原子模型(EAM),利用蒙特卡洛方法(MC)方法,在正则系综(NVT)系综下,计算了银从1 700 K到2 300 K的饱和蒸气压,并和实验所测得的蒸汽压计算公式进行了对比.计算结果表明所有温度下的模拟结果与实验测量的饱和蒸汽压误差均在30%以内,验证了EAM势能可以定性符合银的饱和蒸气压,也证明了银的EAM模型可以拓展到气态的模拟.     

静态平衡法测定液体饱和蒸汽压实验装置的改进

本文介绍了“静态平衡法测定液体饱和蒸汽压实验”装置的改进 ,它具有操作简便、现象明显易观察等特点 ,数据重现性好 ,对改善实验质量具有明显的效果     

饱和蒸汽压和二元汽液平衡的统计热力学计算

以理论分析作为指导,建立流体混合物的半经验正则配分函数,并导出一个新的状态方程。用此状态方程计算纯物质饱和蒸汽压和二元汽液平衡,计算值和实验值符合很好。     

二甲基苯基乙氧基硅烷饱和蒸汽压的研究

通过真空减压精馏分离得到高纯度二甲基苯基乙氧基硅烷,利用斜式沸点仪测定二甲基苯基乙氧基硅烷在1.325～99.325 kPa范围内的饱和温度并利用Antoine方程进行关联,得到Antoine常数A=5.077 80,B=969.550,C=-152.478 K.饱和温度计算值与实测值之间的最大相对偏差不大于0.24％.还利用Clausius-Clapeyron方程估算了348.32 ～467.92 K范围内二甲基苯基乙氧基硅烷的摩尔蒸发焓.     

电场中的饱和蒸汽压和对第二类永动机的探讨

当纯液体系统位于均匀恒定电场中时,外场将改变分子之间的相互作用, 而使液体饱和蒸汽压降低. 对纯液体系统在有外场与无外场时的饱和蒸汽压进行了计算,并由计算结果对一个循环过程进行了讨论, 结果显示, 此循环过程似乎与第二类永动机有关.     

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。     

甲烷在页岩上吸附的热力学

为了研究页岩吸附甲烷的机理,通过容积法测定35,50和65℃时页岩甲烷吸附等温线,计算甲烷在页岩上的等量吸附热和极限吸附热,从热力学角度分析甲烷在页岩上的吸附行为。研究结果表明:甲烷在页岩上的吸附等温线具有Ⅰ型等温线特征,Langmuir吸附模型较好地拟合了吸附数据;根据吸附等温线计算的等量吸附热为15.50~17.65 kJ/mol,平均为16.88 kJ/mol,说明页岩对甲烷的吸附为物理吸附;等量吸附热随甲烷吸附量的变化而变化,是页岩表面的不均匀性和吸附分子间作用力综合作用的结果;极限吸附热定量地反映了页岩表面与甲烷气体作用力;在页岩气藏开发时,除了采用降压解吸开采外,对于极限吸附热较大的页岩气藏,可通过注入吸附能力更强的CO2等促使甲烷解吸。     

1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷饱和蒸汽压的测定与关联

使用斜式沸点仪测定1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷在1.325～100.325 kPa范围内的饱和温度数据。采用非线性回归方法,利用EVIEWS 5.0软件得到1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷的Antoine参数A、B和C的值分别为8.678 74、1 167.85和-93.579 K。由Antoine方程计算出的饱和温度与实验数据的绝对偏差为0.02～1.23 K。通过Clausius-Clapeyron方程计算得到1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷在实验温度范围内的平均摩尔蒸发焓为41.17 kJ/mol,常压沸点为411.5 K。     

基于等温吸附实验的页岩吸附气含量计算新方法

为了能更准确地表征页岩等温吸附曲线,研究压力对吸附量的变化范围。通过等温吸附模拟实验,获得页岩等温吸附特征曲线、兰氏体积和兰氏压力,利用兰氏模型计算任意压力下的吸附量。并结合球状模型,拟合压力和吸附量的计算表达式,建立计算吸附量的新方法。用新方法计算结果可知,在不考虑温度的影响下,页岩吸附气体达到饱和时的最大吸附气量要比等温吸附实验条件下页岩饱和吸附量(兰氏体积)大。压力存在一定的变程,不同的压力范围,页岩吸附气量的增加速率不同,随着压力的增大,页岩吸附气量的增加速率由大变小,直至减小为零,吸附气量不再变化。此方法能准确地给出吸附量与压力的变化范围,能给定压力和吸附量的界限值,可评价页岩吸附量饱和值。此研究是一种评价等温条件下页岩吸附量的好方法,对页岩吸附气含量评价具有一定的指导意义。     

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。     

矿井抽放煤层气中甲烷的变压吸附提浓

变压吸附(PSA)技术提浓矿井抽放煤层气中的甲烷(CH4)对解决煤层气对环境的污染、得到高效能源和化工原料具有重要意义.为此,介绍了以活性炭作吸附剂,PSA提浓抽放煤层气中CH4的国内外研究和应用状况,系统地从理论和实验上探讨了PSA分离煤层气的热力学关系、动力学过程以及PSA操作参数对浓缩CH4效果的影响,并对存在的问题提出了相应的建议.     

外压对蒸气压的影响

讨论了增加静压对液体蒸气压的影响，用一种与常见方法不同的新方法导出了外压与蒸气压之间的关系式。     

页岩纳米孔隙分形特征及其对甲烷吸附性能的影响

为了更好地了解页岩纳米孔隙特征及其对甲烷吸附性能的影响,对四川盆地上三叠统须五段的6个页岩样品进行了分形分析。通过对氮气吸附/解吸等温线的分析表明,页岩在相对压力为0~0.5和0.5~1时具有不同的吸附特征。利用Frenkel-Halsey-Hill(FHH)方程计算得到两个分形维数D_1和D_2。甲烷的吸附性能随着D_1和D_2的增加而增强,其中D_1对吸附有着更显著的影响。进一步研究表明,D_1代表由于页岩表面不规则性产生的孔隙表面分形特征;而D_2代表的是孔隙结构分形特征,其主要受页岩组分(有机碳含量、石英、黏土矿物等)和孔隙参数(平均孔径、微孔含量等)控制。更高的分形维数D_1对应更不规则的孔隙表面,为甲烷吸附提供更多的空间。而更高的分形维数D_2代表更复杂的孔隙结构以及孔隙表面更强烈的毛细凝聚作用,进而增强甲烷的吸附能力。因此,页岩孔隙表面越不规则,孔隙结构越复杂,甲烷吸附能力越强。     

黏土矿物微观孔隙对甲烷吸附行为的分子模拟

为了研究黏土矿物对CH_4的吸附规律和页岩储层对CH_4的最小储集空间界限,利用Materials Studio软件构建三种黏土矿物伊利石、蒙脱石和高岭石的微观模型,运用蒙特卡洛方法和分子动力学方法,研究在不同压力、不同孔径空间下三种黏土矿物对CH_4的吸附规律。结果表明:随着孔径和压力的增大,CH_4气体在三种黏土矿物层间的吸附量逐渐增大;不含水的黏土矿物对CH_4的最小储集空间为0. 4 nm,三种黏土矿物对甲烷的吸附能力随孔隙大小的变化而不同;随着孔径的减小或压力的增大,CH_4气体在三种黏土矿物孔径中吸附越稳定;随着孔径的增加,CH_4气体在黏土矿物孔径中出现多层吸附;三种黏土矿物中吸附的CH_4分子之间的距离均大于0. 075 nm,距离CH_4分子0. 125 nm处出现另一个CH_4分子的概率最大。研究结果对页岩气赋存特征和渗流规律具有重要基础认识作用。     

静态蒸汽总压法研究中压汽液平衡

建立了一套用文题方法测定中压汽液平衡的装置、测压范围为0～7MPa。采用了液体物料集中脱气、液相转移物料、连续进料、以数字式精密压力计测量溶液总蒸汽压的实验方法,每次实验可完成二分之一全浓度范围的测定工作。使用此装置测定了甲醇、丙酮、正戊烷、二氟二氯甲烷(Freon 12)四种纯组分在常沸点以上的蒸汽压以及甲醇-丙酮、二氟二氯甲烷-正戊烷、二氟二氯甲烷-丙酮三对二元系的汽液平衡,获得了温度T、压力P以及系统总组成Z的数据。并进一步用物料衡算与RK状态方程相结合的方法求得了完整的T、p、x、y汽液平衡数据。     

碱土金属蒸气压与温度关系的理论研究

多元素复合合金是种高效的脱氧脱硫剂,能够更好去除钢中O、S、P和夹杂等。其中碱土金属是复合合金的重要组成部分,因此研究有关碱土金属的性质应用成为一个重要的课题。对碱土金属蒸气压与温度关系进行了研究,根据碱土金属的脱氧、脱硫、脱磷的性质,以及蒸气压与温度关系式,分析其压强随温度的变化规律,研究结果表明碱土金属的同种物质由固态变为液态的过程中,其蒸气压急剧下降;碱土金属处于同一种物质形态时,其蒸气压是随着温度的升高而逐渐减小的。     

293～347 K温度区间二甲醚饱和蒸气压的实验研究

为了给二甲醚作为替代燃料和制冷剂的研究提供基本物性数据 ,对 2 93 7762～ 3 47 464 3K温度区间的二甲醚饱和蒸气压进行了测量 ,其中实验结果的温度不确定度小于± 2mK ,压力不确定度小于± 0 7kPa .同时 ,利用获得的实验数据拟合了一个新的Wagner型二甲醚饱和蒸气压方程 ,新方程与实验结果的平均偏差为 0 0 2 3 % ,最大偏差为 0 0 96% ,适用温度范围为 2 93～ 40 0K .     

液体饱和蒸气压测定实验装置的改进

液体的饱和蒸气压实验属于化学热力学实验，它是一个比较经典的物理化学实验。文章介绍了该实验装置的改进，经过改进的装置，使实验操作易于控制，加快了实验速度，降低了实验失败率，同时也减少了实验室的环境污染。