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。     

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。     

不同温度条件下页岩储层吸附能力预测模型

吸附特征曲线函数是预测不同温度吸附曲线的重要参数,主要依靠"拟合"得到,缺乏严格理论推导,且需要多个温度下的吸附数据确保拟合精度,不能达到高效预测的目的。基于Polanyi吸附势理论与Langmuir吸附理论,推导了吸附特征曲线函数式,揭示了温度对吸附曲线的影响规律,并且建立了"仅利用一条等温吸附曲线预测其他温度吸附曲线"的方法。实验表明:利用页岩样品低温(38℃)条件下吸附曲线,预测得到的高温(65~150℃)条件下吸附曲线误差小于5%,具有较高精度。同时,在考虑实际储层压力梯度、地温梯度基础上,耦合温度与压力的共同影响,量化了页岩吸附能力与储层埋深关系曲线。结果表明:在埋深较浅的情况下(750 m),页岩储层吸附能力随埋深增大而迅速增强;随后吸附能力随埋深变化缓慢,达到峰值后,存在下降趋势;样品吸附能力峰值对应的埋深约2 200~2 400 m.     

CO2在页岩中的吸附解吸性能评价

利用自主设计的页岩中气体吸附解吸实验装置,在不同温度和压力条件下研究CO2在不同页岩中的吸附解吸性能。结果表明:CO2在页岩上的等温吸附曲线属于典型的Ⅰ型等温曲线,可采用Langmuir模型对吸附及解吸数据进行拟合;相同温度下,CO2在页岩中的吸附量随着压力的升高而增大;相同压力下,CO2在页岩中的吸附量随着温度的升高而减小;相同温度压力条件下,CO2解吸过程中存在解吸滞后现象,且解吸附曲线表征的最大吸附能力低于吸附曲线表征的最大吸附能力;CO2在页岩上最大吸附量随有机碳含量增加而增大,随石英含量增加而减小。     

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。     

储层条件下页岩样品吸附潜力预测模型

合理预测页岩在储层温度和压力条件下的吸附量对于储层描述、资源量的估算具有重要意义,而等温吸附试验下的温度与储层真实温度出入较大。该研究以吸附势理论为基础,构建吸附量随温度压力变化的模型,通过样品在30℃的吸附数据建立的关系模型,理论上可以预测样品在任意温度压力条件下的吸附量。对比60℃和90℃时等温吸附实际数据与该模型预测的吸附量发现:低温下,模型预测的吸附量与实验值较为符合,但压力增高的情况下,模型的精度也随之降低;运用球状模型对最大吸附量进行限定,能较好地纠正高压下的偏差。     

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。     

页岩高温高压吸附实验及吸附模型

基于对现有页岩吸附、超临界吸附的认识通过基本假设和统计热力学基本原理推导出一个高温高压等温吸附新模型,并用GAI-100高压等温吸附仪获取95.6℃下页岩及活性炭在0~50 MPa压力范围内的等温吸附曲线,研究结果表明:页岩及活性炭的高温高压等温吸附曲线具有超临界高压等温吸附曲线的典型特征即随着压力的增大过剩吸附量先增大后减小;该新模型能很好地描述页岩及活性炭的高温高压等温吸附曲线,说明此模型在很大程度上反映出超临界高压吸附的特性而且可用来描述页岩及活性炭的高温高压等温吸附曲线。     

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。     

六元瓜环对铅离子的捕集性能研究

利用原子吸收光谱法研究了六元瓜环（Q[6]）对Pb（Ⅱ）离子的捕集性能,分别考察了体系pH影响因素,捕集动力学、热力学性质。结果表明pH由1．0增大到6．0时捕集率依次增强,捕集动力学可用Lagergren拟二级速率方程来描述,线性相关系数达到0．99以上,捕集热力学等温线符合Freundlich方程;而活性炭捕集Pb（Ⅱ）离子满足Langmuir等温模型。静态模拟考察了Q[6]捕集合铅废水的能力,结果表明在合Pb（Ⅱ）离子1．00×10^-2mol／l的模拟水样中,随着Q[6]的加入量增加,水样中的Pb（Ⅱ）离子平衡浓度依次降低,当加入Q[6]2．0g／mmol后,Q[6]对Pb（Ⅱ）离子的捕集率达到98．4％．     

水杨酸修饰超高交联吸附树脂对邻氯苯酚吸附性能的研究

研究了水杨酸修饰的超高交联吸附树脂SYS对不同温度下水溶液中邻氯苯酚的静态吸附,并探讨了SYS树脂对邻氯苯酚的吸附热力学的特征.结果表明,邻氯苯酚在水杨酸树脂上的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,其动态吸附过程可分为大中孔区和微孔区的吸附两个阶段,两个阶段都符合准一级动力学吸附方程.     

活性炭-甲醇工质对吸附制冷相关性能研究

以活性炭-甲醇作为工质对,采用静态重量法对其进行吸附等温线测定,目的在于研究该工质对与吸附制冷相关的吸附率、吸附速度和吸附热等性质.试验数据分析表明,吸附率可以D-A方程较好的描述,回归得出了相应的方程参数.吸附速度一般以Sakoda-Suzuk i方程描述,研究发现,方程中的吸附速度常数不只是温度的函数,它同时还受系统压力的影响,因此对原方程作了相应的改进.吸附热通过两种途径分别求取,一是利用实测吸附等温线,二是利用由特性吸附曲线预测的吸附等温线,第二种方法可以更为清晰地描述吸附热的变化规律.     

吸附树脂对对甲苯胺的静态吸附行为及其热力学性质的研究

对比 Amberlite XAD-4与两种新型吸附树脂 NK和新 H对对甲苯胺的静态吸附行为 ,根据吸附等温线研究并讨论吸附热力学性质 .两种新型吸附树脂对对甲苯胺的吸附能力明显强于 Amberlite XAD-4 ,微孔作用机制及表面部分极性起决定作用 .吸附焓变 ΔH<0表明吸附为放热过程 ,降低温度有利于吸附 .对吸附焓变和自由能变的讨论同时表明树脂对对甲苯胺的吸附为多层物理吸附过程 .吸附熵变 ΔS表明吸附树脂表面的不均匀性和吸附质分子在树脂表面的分布及其局域运动与吸附有密切关系 .     

河口水中Cd(Ⅱ)在Fe_2O_3·nH_2O(am.)上的特性吸附及界面电性研究

本文叙述了盐度为5％。的河口水中Cd（Ⅱ）在Fe2O3·nH2O（am）上的吸附等温线以及pH，盐度对吸附百分率的影响，着重讨论了吸附对固-液界面电性的影响和不同盐度（s＝2.5‰;5.0‰;7.5‰）时吸附Cd（Ⅱ）后变化的等电点。结果表明：Cd（Ⅱ）在Fe2O3·nH2O（am.）上的吸附为特性吸附，固液界面的电性变化及等电点移动与体系的pH和Cd（Ⅱ）的吸附量有关。盐度上升，吸附量降低，由吸附～pH曲线和海水中锅的溶存状态可知吸附机理为离子交换～表面络合沉淀过程。     

沸石-水的吸附特性及其制冷/热泵性能分析

本文根据吸附理论,利用朗格缪尔模型和巴兰尼吸附位能理论模型对沸石13X-水的实测平衡数据进行等温吸附曲线拟合。计算出沸石13X对水的单层分子吸附能力以及等量吸附热。以朗格缪尔模型为基础,利用计算机绘制出沸石13X-水吸附对的lgp-1/T图。该图用以对吸附制冷或热泵过程进行热力分析,揭示出工作条件对吸附系统循环特性的影响,为吸附制冷系统的设计提供理论依据。     

MIL-101(Fe)对草甘膦的吸附行为研究

采用溶剂热法制备MIL-101(Fe)用作吸附材料,借助XRD、SEM、XPS及氮气吸脱附测试对所制材料的形貌及结构进行表征,研究了溶液pH值、反应时间、溶液浓度以及温度对其吸附草甘膦行为的影响。结果表明,当pH为3时,MIL-101(Fe)对草甘膦的吸附效果最佳,且随着温度的升高,MIL-101(Fe)对草甘膦的吸附速率明显增加,吸附过程符合拟二级动力学,等温吸附实验数据符合Langmuir和Temkin模型。MIL-101(Fe)吸附草甘膦属自发吸热的化学吸附反应,MIL-101(Fe)的中心金属Fe与草甘膦中O的配位在吸附过程中起主要作用。     

改性石墨烯对有机污染物的选择性吸附

采用水合肼还原方法制得石墨烯.通过TEM,FTIR,BET,XRD等测试手段对其结构和形貌进行表征.石墨烯经聚二甲基硅氧烷改性修饰后具有超疏水性能,对水溶液中的苯酚具有优秀的吸附能力,在293K时最大平衡吸附量为153.8mg/g,吸附动力学研究表明改性石墨烯对苯酚的吸附为准二级吸附动力学模型.     

氧氮共吸附系统穿透曲线的预测

本文利用二元共吸附平衡关系,并考虑固体相传质阻力,建立了固定床共吸附等温理论模型。借助于纯组分等温线数据,经数值法求解上述模型,获得了氮、氧二元混合物在5A沸石分子筛柱和炭分子筛柱内的共吸附穿透曲线。该计算曲线与本文相同条件下的实测结果吻合。