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。     

修正的页岩气等温吸附模型

针对Langmuir 等温吸附方程及修正的双朗格缪尔模型（D-Langmuir）在研究非均质吸附介质页岩等温吸附 时,对实验数据拟合精度及稳定性不高的问题,展开了新的等温吸附方程研究,研究中将吸附系统内不同吸附介质 的吸附特征转化为系统内压力的实际作用效果,对D-Langmuir 模型进行压力修正,得到新的、适用于多吸附介质的 P-Langmuir 等温吸附模型。将以上模型应用于渝东南渝页1 井共21 个样品的等温吸附实验数据的拟合,结果表明： Langmuir 模型平均误差在-0.012 0～80.021 2 m3/t;D-Langmuir 模型平均误差在-0.003 64～0.021 20 m3/t;P-Langmuir 等温吸附模型相关系数的平方0.992 5≤R2≤0.999 8,平均误差在-0.003 25～0.003 21 m3/t,相比于Langmuir 方程及 D-Langmuir 方程,P-Langmuir 模型拟合精度更高,稳定性更好,对更准确地评价页岩吸附气量具有一定的实际意义。     

川东龙马溪组含水页岩吸附特征

采用室内吸附实验测试和吸附理论模型拟合手段,研究了不同含水饱和度下川东龙马溪组页岩的吸附特征,结果表明:当温度一定时,随着页岩含水饱和度的增大,相同压力下的页岩吸附量明显减小,吸附等温线整体下移;相同含水饱和度下,页岩气吸附量随压力升高而增大;不同含水饱和度页岩的吸附等温线较符合Langmuir模型,含水饱和度与其对应吸附等温线的Langmuir模型拟合指数a和b之间存在较好的线性关系,以此建立的计算模型可以计算任意含水饱和度页岩的理论吸附等温线,与相同含水下饱和度的实测页岩气吸附等温线对比,该模型的计算精度较高。     

胶莱盆地水南组陆相页岩含气量计算

为定量表征胶莱盆地暗色泥页岩含气性,对研究区样品进行了等温吸附实验,以及吸附气、游离气含量的定性分析和定量计算,通过对吸附气、游离气含量的计算来确定其总的含气量。泥页岩等温吸附实验表明：胶莱盆地水南组暗色泥页岩有机碳含量主要集中在0.27-2.92%,最大吸附量范围为0.85-1.60m3/t,且最大吸附量与有机碳含量大致呈正比关系。对胶莱盆地进行含气量分析计算发现：各不同凹陷泥页岩含气量随着埋深的增大总体呈先逐渐增大后趋于平缓的变化趋势,且含气量主要介于0.50m3/t~1.80m3/t,其中以莱阳凹陷水南组泥页岩含气量最大,最高可达1.80m3/t,莱阳凹陷可作为将来勘探开发的首选目标区。研究表明,有机碳含量和孔隙度是影响页岩气含量最主要的两大因素,有机碳含量越高,孔隙度越大,其含气性越好;但在不同埋深下的吸附气、游离气含气量主要受地层温度和压力的影响,且两者随温度压力的变化而发生相互转化;在一定埋深下,地层中气体吸附解吸可达到一个平衡状态。     

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。     

黔北凤岗地区页岩气吸附量影响因素分析

摘 要 页岩气的吸附态是页岩气开采的主要来源之一,为了研究黔北凤岗地区影响页岩气吸附量的因素,选取凤岗1井（FC-1）等的页岩作为实验研究对象,分别进行了有机碳含量、矿物组分、孔隙结构和等温吸附曲线等分析。研究表明：凤参1井及相邻试验井页岩平均有机碳含量为4.97%,主要矿物质以石英、粘土矿物和钠长石为主,页岩孔隙的形状多为不规则的球形、椭球形、三角形;页岩对甲烷的吸附量与有机碳含量、粘土矿物质、有机质孔隙和压力呈正相关,与温度、石英矿物质、水含量呈负相关。适当进行储层改造,改善控制开采过程中页岩气解吸的影响因素,对提高页岩气开采效率、延长开采时间具有重要意义。     

页岩气储层含气性影响因素分析—以湘西下寒武统牛蹄塘组为例

页岩气藏属于一种自生自储的非常规天然气藏,在进行页岩储层评价时,应重点考虑其含气性。根据湘西地区下寒武统牛蹄塘组页岩样品现场含气量测试数据及等温吸附试验结果,从含气量入手,针对有机碳含量、热成熟度、黏土矿物含量和石英含量等方面讨论页岩储层含气性影响因素。研究发现,含气量与有机碳含量呈良好的正相关关系,气体的吸附能力随热成熟度的增高有逐渐增大的趋势,同时含气量与黏土矿物含量呈一定的正相关关系,与石英含量呈一定的负相关关系。     

陆相暗色泥页岩含气量及其影响因素探讨——以胶莱盆地水南组为例

为定量表征胶莱盆地暗色泥页岩含气性,对研究区样品进行了等温吸附实验,以及吸附气、游离气含量的定性分析和定量计算,通过对吸附气、游离气含量的计算来确定其总的含气量。泥页岩等温吸附实验结果表明:胶莱盆地水南组暗色泥页岩有机碳含量主要集中在0.27%~2.92%,最大吸附量范围为0.85~1.60 m3/t,且最大吸附量与有机碳含量大致成正比例关系。对胶莱盆地进行含气量分析计算发现:各不同凹陷泥页岩含气量随着埋深的增大总体呈先逐渐增大后趋于平缓的变化趋势,且含气量主要介于0.50~1.80 m3/t,其中以莱阳凹陷水南组泥页岩含气量最大,最高可达1.80 m3/t,莱阳凹陷可作为将来勘探开发的首选目标区。研究表明:有机碳含量和孔隙度是影响页岩气含量最主要的两大因素,有机碳含量越高,孔隙度越大,其含气性越好;但在不同埋深下的吸附气、游离气含气量主要受地层温度和压力的影响,且两者随温度压力的变化而发生相互转化;在一定埋深下,地层中气体吸附解吸可达到一个平衡状态。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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 .     

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。