發(fā)布時間：2019-07-13 09:46

【摘要】：為了研究粒徑對頁巖吸附甲烷的作用機理,分別制成粒徑范圍為1700~3 350μm、850~1000μm、180~250μm和106~131μm的4種樣品,開展了高溫高壓等溫吸附實驗,根據(jù)Langmuir吸附理論并擬合實驗結果獲得了不同粒徑下的吸附參數(shù),分析基于粒徑作用下的孔隙連通性、比表面積和粗糙度對吸附能力的影響,并探討頁巖吸附的粒徑敏感性。結果表明:隨頁巖粒徑減小,甲烷吸附量增加,Langmuir體積呈現(xiàn)出先急劇增大后減小再增大的趨勢;粒徑從1700~3350μm減小至180~250μm,中孔體積增加了72.46倍,直徑小于5nm孔隙的孔容貢獻率從57.94%增至80.36%,比表面積貢獻率從74.34%增至92.85%。結論認為:①粒徑隨顆粒碾碎減小,改善了孔隙連通性,減少了吸附阻礙,優(yōu)化了甲烷分子的傳質吸附路徑,提高了吸附速率;②粒徑越小,被包裹的閉孔暴露出來,2~5nm的中孔數(shù)量增加,孔隙體積和比表面積得到了較大的提高,為甲烷分子提供了更大的吸附空間;③粒徑減小增強了孔隙表面的粗糙程度,貢獻了比表面積的同時也使得顆粒中的有機質和黏土礦物一定程度地暴露出來,增加了更多的高能吸附位。
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圖片說明： 邐２０邐３０邐４０邐（）０邋￣邋ｉｏ邐２０邐３０邐４０逡逑壓力Ｐ／ＭＰａ邐壓力Ｐ／ＭＰａ逡逑３邐５「（ｃ）Ｃ３邐＾邐—邐３邋0邋［邋（ｄ）Ｃ４逡逑ＩＥ：邐ｆ：：：逡逑ｓ邋０．５邋ｆｙ＾邐＾逡逑0＊＊—邐１邐１邐１邐（Ｉ＊＊—邐１邐１邐１逡逑0邐１０邐２０邐３０邐０邐１０邐２０邐３０逡逑壓力Ｐ／ＭＰａ邐壓力Ｐ／ＭＰａ逡逑１邋７００￣３邋３５０｜ｘｍ邐８５０－１邋（Ｋ）０｜ｘｍ邐１８０－２５０｜ｘｍ邋－Ａ－１０６－１３１邋｜ｘｍ逡逑圖１頁巖樣品等溫吸附曲線逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋Ｍｅｔｈａｎｅ邋ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ邋ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｉｚｅ逡逑表邋２邋Ｌａｎｇｍｕｉｒ邋模型擬合參數(shù)值邐２．６０？３．６２ｃｍ３／ｇ、２．７３？３．３８ｃｍ３／ｇ及２．９６？４．０５ｃｍ３／ｇ。逡逑Ｔａｂｌｅ邋２邋Ｆｉｔｔｉｎｇ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒ邋ｏｆ邋Ｌａｎｇｍｕｉｒ邋ｍｏｄｅ邐Ｌａｎｇｍｕｉｒ邋體積與粒徑的關系曲線（圖邋２邋）表明，逡逑樣品號邋Ｖｌ＂邋ＰＬ邐擬合方程邐Ｒｚ邐隨著粒徑減小，，頁巖Ｌａｎｇｍｕｉｒ體積Ｖｌ總體上呈現(xiàn)逡逑邐／（ｃｍ３／ｇ＞／（ＭＰａ）邐邋出增加的趨勢，但是在不同粒徑區(qū)間內卻呈現(xiàn)出不逡逑Ｃｉ邐２．９８邐８．４６邐Ｐ／ｙ＝０．３３Ｐ４－２．８５邐０．９８２邐ｒ＝ｉ邋從■邋１、＋Nｎ邋，邋？邋山N々邋ａ邋卞，？邐N、－？N［逡逑同的狀態(tài)：相比于粒徑介于１邋７００？３邋３５０Ｍｍ之間的逡逑Ｃ２邋２．９６邐６．５２邐Ｐ／Ｖ＝０．３４Ｐ邋＋邋２．２２邐０．９８０邐＿邋，，邋ｔ邋Ａ逡逑Ｃ３邐４．０４邐４．３２邐Ｐ
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圖片說明： Ｎｏ．２邐康毅力等：頁巖粒徑對甲烷吸附性能影響邐２７５逡逑新型ＮＯＶＡ２０００ｅ全自動比表面及孔隙度分析儀邋時，隨著粒徑減小，吸附分支曲線和解吸分支曲線更逡逑［最小可分辨相對壓力（Ｐ／Ｐ。）為２ＸＫＴ５］，在溫度邐加緊密，滯后回線的幅度減小；②在相對壓力靠近中逡逑為７７．３５Ｋ的條件下開展頁巖樣品低壓氮氣實驗，邐值（Ｐ／Ｐ。？０．５）時，解吸分支曲線存在急劇下降的拐逡逑測試其孔隙結構特征。邐點，隨著粒徑減小，此階段的曲線下降得越陡；③在相逡逑通過比較３件不同粒徑頁巖樣品的氮氣吸附解邐對壓力接近飽和蒸氣壓（Ｐ／Ｐ。？１）時，粒徑越小的吸逡逑吸曲線（圖３）可知：①在相對壓力較低（尸／尸。＜０．４５）邐附分支曲線在此階段越陡，且吸附量越大。逡逑表３不同粒徑下頁巖對甲烷的吸附常數(shù)逡逑Ｔａｂｌｅ邋３邋Ｍｅｔｈａｎｅ邋ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ邋ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ邋ｄａｔａ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｓｉｚｅ逡逑吸附邐吸附逡逑編號邐粒徑／ｆｊＬｔｎ邐目數(shù)邋邐編號邋粒徑／／ｉｍ邐目數(shù)邋邐逡逑ＶＬ／（ｃｍ３／ｇ）邋ＰＬ／ＭＰａ邐ＶＬ／（ｃｍ３／ｇ）邋ＰＬ／ＭＰａ逡逑１邋７００？３邋３５０邐６？１０邐１．６１邐１３．４７邐１邋７００？３邋３５０邐６？１０邐２．１０邐１３．７６逡逑８５０邋？１邋０００邐１６邋？２０邐２．８０邐１０．０４邐８５０邋？１邋０００邐１６邋？２０邐２．８８邐５．２４逡逑Ｃｉ邐Ｃ２逡逑１８０邋？２５０邐６０邐？８０邐２．７３邐７．９８邐１８０邋？２５０邐６０邋？８０邐２．７５邐５．４１逡逑１０６邋？１３１邐１２０邐
【作者單位】： 西南石油大學油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室;
【基金】：國家科技重大專項“彭水地區(qū)常壓頁巖氣勘探開發(fā)示范工程”(編號:2016ZX05061) 四川省教育廳重點項目(編號:16ZA0077) 國家自然科學基金(編號:51674209)聯(lián)合資助
【分類號】：TE311

【參考文獻】

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本文編號：2514031