本文選題：頁巖 + 吸附　； 參考：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：頁巖氣是一種典型的新興非常規(guī)天然氣,主要由甲烷(CH4)組成。我國頁巖氣資源儲(chǔ)量豐富,實(shí)現(xiàn)頁巖氣的大規(guī)模開采有利于優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)和緩解能源對(duì)外依賴程度。目前,向深部頁巖儲(chǔ)層注入二氧化碳(CO2),既能夠強(qiáng)化頁巖氣采收率,又能夠減少主要人為溫室氣體CO2的大規(guī)模排放。鑒于上述背景,本論文選取四川盆地焦石壩地區(qū)頁巖樣品開展相關(guān)研究工作。具體包括:焦石壩地區(qū)頁巖理化性質(zhì)特征、頁巖單組分CH4和CO2吸附特征及規(guī)律和飽和CH4頁巖的CO2驅(qū)替行為研究。本論文主要內(nèi)容和結(jié)論包括:(1)焦石壩地區(qū)頁巖樣品理化性質(zhì)特征研究表明:①頁巖樣品TOC含量較低,礦物組成較復(fù)雜且主要為石英和粘土礦物,孔隙相對(duì)不發(fā)達(dá)且介/大孔孔隙發(fā)育程度較低。②頁巖孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與TOC含量的關(guān)系取決于TOC的范圍,孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與石英含量呈顯著負(fù)相關(guān)性,而與粘土礦物含量呈正相關(guān)性。③基于N2吸/脫附表征結(jié)果的分形理論分析顯示頁巖孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性強(qiáng)于孔隙表面�？紫斗中尉S數(shù)與TOC含量呈U形關(guān)系趨勢(shì)。孔隙分形維數(shù)與粘土礦物含量呈正相關(guān)性,而與石英含量呈負(fù)相關(guān)性。孔隙表面和孔隙結(jié)構(gòu)分形維數(shù)分別與孔比表面積和孔體積呈正相關(guān)性。(2)對(duì)于頁巖樣品的單組分CH4和CO2吸附特征及規(guī)律研究發(fā)現(xiàn):①簡化的Ono-Kondo Lattice模型能夠很好地描述四種頁巖樣品對(duì)高壓CH4和CO2的吸附靜力學(xué)行為。Ono-Kondo Lattice模型擬合參數(shù)表明所有頁巖樣品的CO2吸附能力強(qiáng)于CH4,且CH4和CO2在頁巖上的吸附主要為物理吸附。②頁巖CH4最大吸附容量與微孔參數(shù)呈良好的線性正相關(guān)性,然而頁巖樣品CO2最大吸附容量與微孔參數(shù)線性正相關(guān)較弱。③相同條件下,所有頁巖樣品的CO2對(duì)CH4的優(yōu)先吸附比在2到4之間。上述結(jié)果表明注入CO2驅(qū)替頁巖儲(chǔ)層中的CH4具有可行性。(3)飽和CH4頁巖樣品的CO2驅(qū)替行為的研究顯示:①向飽和CH4的頁巖體系注入CO2能夠驅(qū)替出頁巖氣CH4。②CH4的采收量和CO2的封存量都隨著CO2注入壓力的增加而增加。③本論文建立的驅(qū)替過程概念模型指出飽和CH4頁巖的CO2驅(qū)替過程可以分為兩個(gè)階段,即:較低的CO2注入壓力下,微孔比表面積和微孔體積較小的頁巖樣品具有更高的CO2的封存能力,而較高的CO2注入壓力下,微孔比表面積和微孔體積較大的頁巖樣品具有更高的CO2的封存能力。本論文旨在考察焦石壩地區(qū)頁巖理化性質(zhì)特征、頁巖單組分CH4和CO2吸附特征及規(guī)律和飽和CH4頁巖的CO2驅(qū)替行為研究。相關(guān)研究結(jié)果和結(jié)論對(duì)于進(jìn)一步探明焦石壩地區(qū)頁巖儲(chǔ)層特征和頁巖氣富集規(guī)律,以及實(shí)施CO2提高頁巖氣采收率具有較好的理論和應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:Shale gas is a typical emerging unconventional natural gas, mainly composed of methane (Ch 4). Shale gas reserves are abundant in China. Realizing large-scale exploitation of shale gas is conducive to optimizing the energy consumption structure and alleviating the degree of energy dependence. At present, injecting carbon dioxide (CO _ 2) into deep shale reservoirs can not only enhance shale gas recovery, but also reduce the large-scale emission of the main anthropogenic greenhouse gas CO _ 2. In view of the above background, this paper selects shale samples from Jiaoshiba area, Sichuan Basin to carry out relevant research work. It includes: physical and chemical properties of shale in Jiaoshiba area, adsorption characteristics and regularity of single-component Ch _ 4 and CO _ 2 of shale, and CO _ 2 displacement behavior of saturated Ch _ 4 shale. The main contents and conclusions of this paper are as follows: (1) the physical and chemical properties of shale samples in Jiaoshiba area show that the TOC content is low, the mineral composition is complex and the samples are mainly quartz and clay minerals. The relationship between pore structure parameters and TOC content of shale depends on the range of TOC, and there is a significant negative correlation between pore structure parameters and quartz content. The fractal analysis based on N _ 2 adsorption / desorption results shows that the heterogeneity of shale pore structure is stronger than that of pore surface. The relationship between pore fractal dimension and TOC content is U-shaped. The fractal dimension of pore is positively correlated with the content of clay minerals, but it is negatively correlated with the content of quartz. The fractal dimension of pore surface and pore structure were positively correlated with pore specific surface area and pore volume respectively. (2) the adsorption characteristics and regularity of one-component Ch _ 4 and CO _ 2 in shale samples were studied. The adsorption statics of four shale samples for high pressure Ch _ 4 and CO _ 2. The fitting parameters of Ono-Kondo Lattice model show that the adsorption capacity of CO _ 2 of all shale samples is stronger than that of Ch _ 4, and the adsorption of Ch _ 4 and CO _ 2 on shale is mainly physical adsorption of .2 shale Ch _ 4. There was a good linear positive correlation between the large adsorption capacity and the micropore parameters. However, when the linear positive correlation between the maximum adsorption capacity of CO _ 2 and the micropore parameters is weak, the preferential adsorption ratio of CO _ 2 to Ch _ 4 of all shale samples is between 2 and 4. The above results show that it is feasible to inject Ch _ 4 in shale reservoirs by CO2 flooding. (3) the study of CO _ 2 displacement behavior of saturated Ch _ 4 shale samples shows that CO _ 2 injection into the shale system of saturated Ch _ 4 can drive the recovery of shale gas Ch _ (4.2) Ch _ 4 by injection of CO _ 2 into saturated shale system. With the increase of CO2 injection pressure, the conceptual model of displacement process established in this paper indicates that the CO2 displacement process of saturated CH4 shale can be divided into two stages. Under low CO _ 2 injection pressure, the micropore specific surface area and micropore volume of shale samples have higher CO _ 2 storage capacity, while at higher CO _ 2 injection pressure, the micropore specific surface area and micropore volume of shale samples have higher CO _ 2 storage ability. Shale samples with larger micropore specific surface area and micropore volume have higher CO _ 2 storage ability. The purpose of this paper is to investigate the physical and chemical properties of shale in Jiaoshiba area, the adsorption characteristics and regularity of single-component Ch _ 4 and CO _ 2, and the CO _ 2 displacement behavior of saturated Ch _ 4 shale. The relevant research results and conclusions have good theoretical and practical value for further study of shale reservoir characteristics and shale gas enrichment law in Jiaoshiba area, as well as the application of CO2 to enhance shale gas recovery.
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE377

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本文編號(hào)：2081568