页岩等温吸附特征及吸附异常原因

页岩含气量评价是页岩气资源潜力预测的重要内容,吸附气含量是页岩含气量的重要组成部分。目前,吸附量测定多是借助等温吸附实验完成。页岩吸附量相对较低,吸附曲线较平缓,在较低的压力下便可达到吸附饱和;而在实验过程中,多发现页岩吸附量数据不合理,从而失去指导实际开发的意义。结合前人研究成果认为,页岩吸附异常主要是由于实验本身的缺陷造成的,主要包括实验设计和实验操作2方面。由自由体积造成的吸附量误差与压力成正比,与质量成反比;而吸附相所产生的吸附量误差,一般采用体积校正公式来修正;误差对吸附量的影响在高压阶段更为明显。因此,设定合理的实验参数、规范实验操作、选取合适的数据处理模型及估算游离气含量可更加客观真实地反映页岩含气量,从而减小误差的影响。     

单组分吸附数据的回归及应用

作为地层多孔介质中油气藏烃类体系二相(气相和吸附相)或三相(气相、液相和吸附相)相平衡模拟计算的基础研究工作，本文根据吸附位势(位能)理论，利用Dubinin吸附势的定义，对于同一种类型的吸附剂(多孔介质)，对不同吸附质在不同温度条件下测得的吸附实验数据，将其吸附量和吸附势相关联，拟合得到相应的回归方程。并利用拟合得到的回归方程，针对某个气藏(Case2)，在确定的平均气层岩心参数的条件下，生成该气藏在给定气层温度下所有组分的吸附等温线。     

模拟移动床吸附分离对二甲苯开工过程研究

考虑吸附剂床层内和床层之间空体积内液相的轴向扩散,基于实验得到的吸附平衡参数和传质系数,建立了模拟移动床吸附分离对二甲苯过程的模型,模拟结果与工业装置数据吻合较好。研究了预饱和组分、操作参数等对模拟移动床吸附分离对二甲苯开工过程的影响。结果显示:降低预饱和组分中乙苯、间二甲苯和邻二甲苯含量有利于缩短开工周期;对于工业装置预饱和吸附原料和解吸剂的开工过程,提高吸附进料量和提纯区循环流量有利于缩短开工周期。     

吸附测试数据的处理与应用

根据吸附位势(位能)理论，利用Dubinin吸附势定义，对于同一种类型的吸附剂(多孔介质)，对不同吸附质在不同温度条件下测得吸附实验数据，将吸附量和吸附势相关联，拟舍得到相应的回归方程。并利用拟舍得到的回归方程，针对某个气藏(Case2)，在确定的平均气层岩心参数条件下，生成该气藏在给定气层温度下所有组分的吸附等温线。此项研究工作为开展考虑多孔介质中吸附现象作用的各种研究(如吸附平衡相态模拟和油气藏数值模拟研究等)提供了重要的基础数据和研究方法。     

页岩过剩吸附量与绝对吸附量的差异及页岩气储量计算新方法

页岩吸附气含量的准确测试对于储量评价及开发方案编制等具有重要的意义,但过去在计算地层压力条件下的吸附气含量时,未考虑过剩吸附量和绝对吸附量之间的差异。为此,基于重量法等温吸附实验,得出了以下认识:①当考虑吸附相体积的存在时,等温吸附实验并不能直接测得甲烷的实际吸附量(绝对吸附量),实验测得的应为过剩吸附量;②当压力在10 MPa左右时,过剩吸附量达到最大值,此后随着压力的增大而减小,这一现象是超临界甲烷过剩吸附量的本质特征。为了将过剩吸附量转换为绝对吸附量,提出了计算甲烷吸附相密度的改进方法。改进后的方法对吸附实验数据的拟合效果更好,吸附相密度的计算结果也更加合理。进而对绝对吸附量进行校正,发现绝对吸附量与过剩吸附量的差值随着压力的增大而增大,如果采用低压条件下的实验吸附曲线直接进行页岩吸附能力的评价,将严重低估页岩气储层的实际吸附能力,由此提出了应用过剩吸附量和游离气量计算页岩气地质储量的新方法。结论认为:过去用老方法计算得到的页岩含气量明显大于新方法,有可能高估了页岩气藏的地质储量。     

考虑页岩多重吸附机制的超临界甲烷等温吸附模型

页岩中的超临界甲烷等温吸附模型研究对于页岩气藏储量评估、生产动态预测和开发方案编制等具有重要意义。以超临界甲烷等温吸附理论和分子动力学模拟结果为依据,考虑不同尺度空间中吸附机制差异,以Dubinin-Astakhov(DA)微孔充填模型表征微孔中的甲烷分子吸附,以Brunauer-Emmett-Teller(BET)多分子层吸附模型表征中孔和大孔中的甲烷分子吸附,建立了DA-BET超临界甲烷等温吸附模型。在此基础上,结合高温高压实验数据分析了模型拟合方法和拟合效果,讨论了不同吸附机制对页岩中超临界甲烷等温吸附的贡献。研究结果表明:DA-BET超临界甲烷等温吸附模型可以高精度地拟合实验数据,计算出的吸附特征曲线满足唯一性,并且可以利用该模型预测高温条件下页岩吸附甲烷的能力;在低压阶段,甲烷分子以微孔充填吸附为主;温度、压力显著影响不同吸附机制对总吸附量的贡献,温度越低、压力越高,微孔充填吸附量对总吸附量的贡献越小。     

页岩气吸附模型的适用性研究

页岩气吸附特征对于页岩气储量预测、渗流机理分析、产能评价有重要影响,而吸附模型是描述页岩气吸附特征的主要方法之一。目前国内外学者在页岩气吸附模型的选用上存在一定分歧,即对页岩气吸附模型的适用性认识不清。针对此问题,通过吸附模型与页岩对甲烷等温吸附实验数据的拟合,就4种常用吸附模型(Langmuir模型、BET模型、D—R模型、半孔宽模型)对于页岩气的适用性展开了深入研究。结果认为:Langmuir模型、BET模型未考虑到页岩孔隙表面各个活性位吸附能级的差异,当压力较低时,模型拟合误差相对较大;D—R模型考虑低压力区间的超高吸附量,只适用于微孔占孔隙比重较大的页岩;半孔宽模型将吸附势理论与页岩的孔径分布进行了综合考虑,与实验数据的拟合结果较好。4种典型吸附模型与鄂尔多斯盆地富县区页岩对甲烷等温吸附实验数据的拟合误差从小到大排序为:半孔宽模型、Langmuir模型、BET模型、D—R模型。     

气藏多孔介质中组分吸附等温线的建立

根据吸附位势（位能）理论，利用Dubinin吸附势的定义，对于同一种类型的吠附剂（多孔介质），对不同吸附质在不同温度条件下测得的吸附实验数据，将其吸附量和吸附势相关联，拟合得到相应的回归方程。并利用拟合得到的回归方程，针对某个气藏（Case2)，在确定的平均气层岩心参数的条件下，建立该气藏在给定气层温度下所有组分的吸附等温线。此项研究工作将为开展多孔介质中吸附作用的各种研究（如吸附平衡相态模拟和油气藏数值模拟研究等）提供重要的基础数据和研究方法。     

交链蒙托土和稀土-Y分子筛吸附和扩散性能的研究

对交链蒙托士(CLM)和稀土-Y(RE-Y)分子筛在较高温度(150～250℃)范围内,用流动法测定了几种烃类的气相吸附容量和吸附热,并用色谱技术-矩量分析计算方法求得这些烃类在两种材料上的晶外、晶内扩散系数。在常温下用静态液相吸附法测定了几种芳烃的吸附容量和它们在正庚烷中的逆相有效扩散系数。实验结果表明:对各种烃类分子,RE-Y 的饱和吸附容量和吸附热均较CLM 为高,而CLM 的晶内扩散系数却较RE-Y 高一至二个数量级,气相吸附法和液相吸附法所得数据的规律是一致的,与我们对于“层柱”结构的CLM 类材料具有较大孔道的设想也是一致的。由于扩散上的有利因素,因而可预期CLM 对反应物是大分子或产物是大分子的过程用作催化剂是有利的。     

JLX水基防塌润滑剂的吸附特性研究

ＪＬＸ水基防塌润滑剂是一种环境可接受的非离子型水基钻井液处理剂、实验室考察了这种防塌润滑剂在粘土颗粒表面上的吸附特性。实验从吸附速度、吸附等温线形状，无机盐种类及氯化钾加量的变化对吸附量的影响等方面，获得了一些规律性的认识，加动态平衡的吸附时间为２ｈ，ＪＬＸ的吸附量随无机盐加量的增加而增加，吸附等温线形状基本符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附，ＪＬＸ在水溶液中与ＫＣｌ复配有利于前者的吸附等。这些认识为进     

基于逸度与压力计算页岩吸附甲烷的等量吸附热差异分析——以延长探区延长组页岩为例

为了完善吸附热力学参数的计算方法,明确陆相页岩吸附CH4的热力学特征,以延长探区延长组页岩为研究对象,开展了不同温度下页岩吸附CH4的等温吸附实验,并利用绝对吸附量曲线对比分析了基于逸度-绝对吸附量与压力-绝对吸附量的等量吸附热的差异.结果表明:①逸度小于压力,在低压力区间(0.36～2.21 MPa)内,逸度与压力的...     

陆相页岩吸附CH_4的热力学特征——以鄂尔多斯盆地延长气田上三叠统延长组页岩为例

为了完善等量吸附热的计算方法、明确陆相页岩吸附CH_4的热力学特征、揭示其吸附机理,选取鄂尔多斯盆地延长气田上三叠统延长组长7段页岩岩样,开展了页岩吸附CH_4的等温吸附实验并获得了过剩吸附量曲线,通过对比分析过剩吸附量与绝对吸附量之间的差异,阐明了基于不同类型吸附量的页岩等量吸附热特征。研究结果表明:①同一温度、压力条件下绝对吸附量大于过剩吸附量,绝对吸附量与过剩吸附量的差值在低温高压条件下较高,该差值与平衡压力符合指数函数变化关系,若采用过剩吸附量评价页岩储层的吸附性能,会造成评价结果偏低;②延长组页岩吸附CH_4的绝对等量吸附热、过剩等量吸附热分别与绝对吸附量、过剩吸附量呈线性正相关关系,吸附质分子间的作用力对等量吸附热的影响占主导;③绝对等量吸附热小于过剩等量吸附热,相对误差介于18.18%～49.79%,并且在低吸附量阶段相对误差较大,如果采用过剩吸附量作为基础数据计算初始等量吸附热,计算结果会偏高,从而造成对吸附剂与吸附质分子间的作用力的评价结果偏高。     

杯[4]芳烃-β-环糊精席夫碱的合成及其对碱性品红的吸附

用下沿含甲酰基的双取代杯[4]芳烃衍生物与单-6-去氧乙二胺基-β-环糊精进行亲核反应,合成了结构中含一个β-环糊精单元的新型主体分子杯[4]芳烃-β-环糊精席夫碱,其结构经1H NMR,FTIR,MS(Maldi-Tof)表征技术确证。以该化合物为吸附剂,考察了初始质量浓度、体系pH及温度等吸附条件对其吸附碱性品红性能的影响。实验结果表明,吸附条件对杯[4]芳烃-β-环糊精席夫碱吸附碱性品红的性能影响很大,尤其是体系pH和吸附温度。在体系pH=4～11范围内,25℃、体系pH=8时吸附性能最好;在15～45℃范围内,温度低于30℃时,吸附率随温度的升高而增大,30℃后趋于稳定。杯[4]芳烃-β-环糊精席夫碱对碱性品红的吸附平衡数据在15℃和25℃时符合Langmuir等温模型,35℃时不符合。     

山西河东煤田柳林杨家坪煤层气储层地质特征

在详细分析柳林杨家坪煤层气试验区的煤储层特征的基础上,对煤层气基础地质、煤岩学、煤层含气量、吸附/解吸和储层物性进行了总结评价,提供了基础实验分析数据。研究表明,杨家坪试验区煤层气基础地质条件良好,各项储层参数有利,适合于煤层气开采。     

页岩—气体吸附特性曲线应用研究

页岩对气体的吸附能力评价是页岩气研究的基础工作,兰氏体积数据是评价页岩气体吸附能力的重要参数,但局限于兰氏体积的应用研究不能满足工作需要,现有数据的信息挖掘和应用还有较大的空间。页岩与气体构成的吸附体系,对气体的吸附能力、特性可以利用吸附势理论进行分析和描述。实验数据分析表明,页岩与不同气体构成不同的吸附体系,具有不同的吸附特性曲线,吸附特性曲线基本不受温度影响,可以用于等温吸附曲线的预测。以川东南五峰—龙马溪组优质页岩为例,进行了地层条件下页岩气体吸附能力的预测。预测结果显示,页岩样品地层条件下的吸附气量与兰氏体积存在较大差异,这种差异反映了温度和压力对页岩气体吸附能力的影响和控制作用,暗示地层条件下页岩吸附气量预测研究具有理论和实践意义。     

川南煤田古叙矿区DC-5井上二叠统龙潭组煤层甲烷吸附性及其主控因素

煤层甲烷吸附性研究对于指导煤层气勘探开发以及揭示煤层储气机理具有重要作用。通过钻井取样、煤岩-煤质特性分析以及甲烷等温吸附实验,研究了川南煤田古叙矿区龙潭组不同深度煤层的煤质特征与甲烷吸附性差异,运用多元线性逐步回归方法分析了影响煤层甲烷吸附能力的主要因素。结果表明:古叙矿区龙潭组煤镜质组最大反射率RO,max值为2.83%~3.22%,属于高阶煤;显微组分以镜质组为主,惰质组次之,不含壳质组,无机矿物以黏土类为主;不同煤层的水分含量和挥发份产率差别不大,但是灰分产率和固定碳含量差别较大,导致朗格缪尔体积变化在11.39~25.06 m^3/t之间。认为固定碳含量是影响古叙矿区煤层甲烷吸附能力的主要因素,且固定碳含量与朗格缪尔体积呈正相关关系。     

储层条件下煤吸附甲烷能力预测

煤的吸附能力受煤的性质（煤阶、煤岩组分、煤体变形）和环境条件（温度、压力）的控制。探讨储层温度、压力下的煤吸附能力是含气量预测的前提和基础。根据Polanyi的吸附势理论，结合实测等温吸附数据，首先绘制了煤吸附甲烷的吸附势特性曲线，然后建立反映吸附量、温度和压力三者之间关系的数学模型。此模型可在已知某一温度下的吸附等温线时，计算任一温度、压力下煤的吸附能力，也就是储层条件下的理论最大含气量。该模型的建立使得定量评价地质历史时期煤层气的聚集与散失成为可能，并且在沁水盆地东南部得到了成功应用     

鄂尔多斯盆地页岩含气量测定及方法探讨

页岩含气量是页岩含气性评价和有利区域优选的关键性参数,对页岩气资源评价和储量预测具有重要的意义。通过两种实验方法分别测定鄂尔多斯盆地中东部上古生界二叠系山西组页岩含气量,并对两种方法的准确性做了对比和讨论。解析法测定页岩含气量测量直接,数据直观,对取样要求高,测出的页岩含气量更接近真实值。等温吸附实验法取样快速简便,但受实验条件所限,需通过数学模型拟合计算含气量数值,误差较大,适合用于不同岩性和层位的页岩吸附气量的相对比较。通过实验,初步确定鄂尔多斯盆地上古生界山西组页岩含气量为0.82~1.25 m3/t岩石之间,0.82 m3/t岩石较接近真实值。     

基于重量法的煤吸附甲烷实验及热力学分析

研究吸附热对认识煤吸附甲烷作用机理具有重要作用.利用重量法对2组煤样进行303 K、308 K、313 K等温吸附实验,计算得到煤吸附甲烷的等量吸附热,分析煤吸附甲烷的热力学性质.结果 表明:计算得到的等量吸附热在实验温度压力及对应的吸附量范围内最大值分别为30.51 kJ/mol和23.14 kJ/mol,表明煤对甲...