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 被引量：56

1

作者 周尚文 王红岩 +2 位作者 薛华庆 郭伟 卢斌 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期12-20,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 页岩气 过剩吸附量 绝对吸附量 吸附相密度 地质储量 计算新方法 等温吸附 重量法 超临界

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考虑过剩吸附量修正的页岩气超临界吸附模型 被引量：2

2

作者 汪周华 李赟 +2 位作者 郭平 孟伟杰 刘煌 《油气藏评价与开发》 CSCD 2016年第4期79-86,共8页

页岩储层的温度、压力高于气体的临界温度和临界压力,气体在页岩上的吸附属于超临界吸附。针对常规吸附模型(R-L、LRC、E-L、E-F)计算得到的绝对吸附量,不能更精确的表征等温吸附实验得到的过剩吸附量问题,引入过剩吸附量对常规多组分... 页岩储层的温度、压力高于气体的临界温度和临界压力,气体在页岩上的吸附属于超临界吸附。针对常规吸附模型(R-L、LRC、E-L、E-F)计算得到的绝对吸附量,不能更精确的表征等温吸附实验得到的过剩吸附量问题,引入过剩吸附量对常规多组分吸附模型进行修正。采用非线性拟合的方法得到拟合参数,利用相对误差分析常规吸附模型和超临界吸附模型的拟合效果,研究超临界吸附模型描述页岩气吸附规律的适用性。研究结果表明:各个修正后的吸附模型拟合效果均优于修正前。修正的R-L吸附模型和修正的E-L吸附模型能较好用于描述两组分的超临界吸附特征;修正的E-L吸附模型可以更好地描述页岩气的超临界吸附特征。此次研究为准确、快速预测页岩气藏超临界吸附特征提供了重要的参考。 展开更多

关键词 超临界吸附 页岩气 吸附模型 过剩吸附量

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考虑变吸附相密度的深部煤层气吸附模型参数确定方法

3

作者 石军太 吉义天宇 +4 位作者 贺甲元 陈明 黄红星 王凯 张硕 《钻采工艺》 北大核心 2025年第3期127-138,共12页

深部煤层处于高温高压环境,甲烷呈超临界态,实验获得过剩吸附量与实际的绝对吸附量存在较大偏差,二者之间的校正显得尤为重要。但目前校正系数中的吸附相密度大多采用了饱和液相密度或van der Waals密度这一定值,与甲烷吸附相密度随压... 深部煤层处于高温高压环境,甲烷呈超临界态,实验获得过剩吸附量与实际的绝对吸附量存在较大偏差,二者之间的校正显得尤为重要。但目前校正系数中的吸附相密度大多采用了饱和液相密度或van der Waals密度这一定值,与甲烷吸附相密度随压力和温度变化的事实不符。本研究首先基于前人实验数据和理论分析建立了深部煤层中甲烷吸附相密度随温度和压力变化的数学模型;然后提出了吸附模型参数确定方法,优选出了考虑变吸附相密度的深部煤层气吸附解吸模型;最后进行了实例应用。研究表明,甲烷吸附相与游离相的密度差随压力先快速上升后缓慢上升并逐渐趋于一定值,随温度呈指数型渐进下降趋势;考虑变吸附相密度的深部煤层气吸附解吸模型,借助8个误差函数优选而来,可以准确表征深部煤层气吸附解吸特征;对于目标深部煤层气藏,Langmuir-Freundlich模型为最优的吸附解吸模型。研究成果可为深部煤层气藏类型划分、不同气体含量占比评价及排采制度优化确定提供理论基础。 展开更多

关键词 深部煤层气 吸附相密度 吸附模型 过剩吸附量 绝对吸附量

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评过剩吸附量和绝对吸附量关系式的不正确性

4

作者 陈元千 傅礼兵 徐佳倩 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期1-6,共6页

页岩吸附气和煤层吸附气都是重要的非常规天然气资源。该资源的评价依赖于在不同压力下等温累积吸附量的计算和等温饱和吸附量的确定。不同压力下的等温累积吸附量,需要通过吸附仪的测试资料,利用有关的计算方法求得。基于1976年Adamson... 页岩吸附气和煤层吸附气都是重要的非常规天然气资源。该资源的评价依赖于在不同压力下等温累积吸附量的计算和等温饱和吸附量的确定。不同压力下的等温累积吸附量,需要通过吸附仪的测试资料,利用有关的计算方法求得。基于1976年Adamson(阿达姆森)提出的固相对气相吸附质量的关系式是不确定的,因此,1998年Donohue和Aranovich引用Adamson的吸附关系式,并提出过剩吸附量和绝对吸附量及其关系式也是不正确的。周理等于2000年发表的文章,确认和引用了Donohue和Aranovich过剩吸附量和绝对吸附量及其关系式同样是不正确的。在2015至2018年间,俞凌杰等沿用周理等的过剩吸附量和绝对吸附量关系式,发表了多篇论文。通过本文的研究,认为过剩吸附量和绝对吸附量是两个缺少物理定义和使用价值的伪名词,两者之间的关系式也是不正确的。利用过剩吸附量和绝对吸附量的关系式根本得不到等温吸附量、等温累积吸附量和等温饱和吸附量。 展开更多

关键词 页岩 煤层 吸附气 过剩吸附量 绝对吸附量 关系式 不正确性

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温度/压力对甲烷超临界吸附能量参数的影响机制 被引量：9

5

作者 吴双 汤达祯 +1 位作者 李松 李翔 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期60-67,共8页

煤层气在储层高温高压环境中主要以超临界吸附状态赋存,温度和压力是影响煤储层含气性的重要外部控制因素,温压条件改变意味着煤-甲烷吸附体系的原始平衡状态被打破,体系能量发生变化。基于无烟煤等温吸附试验数据,通过Gibbs方程对比了... 煤层气在储层高温高压环境中主要以超临界吸附状态赋存,温度和压力是影响煤储层含气性的重要外部控制因素,温压条件改变意味着煤-甲烷吸附体系的原始平衡状态被打破,体系能量发生变化。基于无烟煤等温吸附试验数据,通过Gibbs方程对比了甲烷超临界与亚临界吸附的差异,从吸附热力学和吸附动力学角度,分析了温度和压力对甲烷超临界吸附过程中的能量参数的影响规律。结果表明:超临界条件下的煤-甲烷吸附体系绝对吸附量大于过剩吸附量,二者间的差异随平衡压力增大而增大,随温度升高而减小。对于特定的煤-甲烷吸附体系,吸附势与吸附空间在任意温压条件下呈现单一吸附特征曲线关系,且平衡压力增加引起吸附势减小,吸附空间增大,而温度升高引起吸附势增大,吸附空间减少。甲烷分子主要以菲克型扩散方式在煤岩中传质,由于分子平均自由程受温压控制,扩散系数随压力增大而减小,随温度升高而增大。气体分子吸附活化能本质为分子动能的体现,不受体系压力影响,但受体系温度影响,温度越高,吸附活化能越大。 展开更多

关键词 煤层气 煤-甲烷超临界吸附体系 gibbs过剩吸附量 吸附势 表面自由能 吸附活化能

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页岩容量法和重量法等温吸附实验对比研究 被引量：18

6

作者 周尚文 李奇 +3 位作者 薛华庆 郭伟 李晓波 卢斌 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1690-1697,共8页

页岩吸附气含量是准确评价页岩含气量和资源潜力的关键参数,目前通常采用等温吸附实验来确定。等温吸附实验方法主要分为容量法和重量法,容量法是目前常用的等温吸附实验方法,重量法的应用还较少。本文通过分析两种方法的实验原理,认为... 页岩吸附气含量是准确评价页岩含气量和资源潜力的关键参数,目前通常采用等温吸附实验来确定。等温吸附实验方法主要分为容量法和重量法,容量法是目前常用的等温吸附实验方法,重量法的应用还较少。本文通过分析两种方法的实验原理,认为容量法和重量法等温吸附实验测得的吸附量均为过剩吸附量,绝对吸附量并不能通过实验直接测得,并建立了过剩吸附量与绝对吸附量的转换关系。为了对比分析两种实验方法的准确性和稳定性,分别进行了相同样品的容量法和重量法等温吸附实验。测试结果表明,低压时甲烷在页岩中的吸附曲线呈Ⅰ型的吸附曲线特征,但是当压力进一步增大后,等温吸附曲线会出现下降。页岩中超临界甲烷的等温吸附曲线在压力较大时,必然存在下降的趋势,这并非异常现象,而是超临界流体过剩吸附量的本质特征。对比分析认为,在传感器精度和天平精度经过校准的情况下,重量法等温吸附实验对实验参数和环境的敏感程度要低于容量法。特别是对于吸附量较低的泥页岩,容量法测试中引起的误差大于重量法。在现有技术水平条件下,认为重量法更适用于页岩的等温吸附实验研究。 展开更多

关键词 页岩气 容量法 重量法 等温吸附 过剩吸附量

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深层高压页岩气藏吸附气含量评价新方法 被引量：6

7

作者 赵玉龙 刘香禺 +4 位作者 张烈辉 张鉴 常程 赵圣贤 张帆 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期69-82,共14页

目前对于深层高压页岩气藏储层真实吸附气含量的研究不深入、计算欠准确、报道较罕见。为了解决上述问题,基于广泛使用的微孔充填Dubinin-Astakhov模型,结合不同温度下的超临界甲烷高压吸附实验数据,研究了高压下甲烷在页岩中的超临界... 目前对于深层高压页岩气藏储层真实吸附气含量的研究不深入、计算欠准确、报道较罕见。为了解决上述问题,基于广泛使用的微孔充填Dubinin-Astakhov模型,结合不同温度下的超临界甲烷高压吸附实验数据,研究了高压下甲烷在页岩中的超临界吸附特征,探讨了常用吸附相密度计算方法在高压下页岩气过剩吸附量校正中的适用性,结合Gibbs公式和Dubinin-Astakhov模型开展了过剩吸附量校正研究,基于循环迭代和最优化思路提出了结合吸附特征曲线优化Dubinin-Astakhov模型参数的新方法。研究结果表明:(1)常用的过剩吸附量校正方法对于求取高压(大于等于20 MPa)条件下甲烷在页岩中的绝对吸附量并不适用,主要误差出现在高压段;(2)吸附相甲烷密度受温度影响较小,受页岩样品影响显著,不同井区和层位页岩中吸附相甲烷密度可能存在着较大的差异;(3)基于该新方法可以开展深层高压页岩气藏储层吸附气含量评价,计算结果满足吸附势理论且可以获得唯一的吸附特征曲线,计算得到的页岩气过剩吸附量与实测结果具有很好的一致性。结论认为,该新方法可以为深层高压页岩气藏储量评估提供依据并支撑深层页岩气藏经济高效开发。 展开更多

关键词 页岩气 吸附气含量 高压 超临界吸附 过剩吸附量 绝对吸附量 Dubinin-Astakhov模型 参数优化

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考虑孔径分布的页岩吸附气含量计算模型 被引量：3

8

作者 赵军 邓佳杰 +3 位作者 杨林 刘凯 黄科 何羽飞 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期75-82,共8页

页岩吸附气含量是评价页岩气资源潜力和开发价值的重要指标。鉴于页岩气储层孔隙大小分布的非均质性较强并且微孔、中孔较为发育,在计算页岩吸附气含量时通常都会考虑不同的孔隙空间尺寸对气体吸附能力的影响,从而使得计算结果表现出较... 页岩吸附气含量是评价页岩气资源潜力和开发价值的重要指标。鉴于页岩气储层孔隙大小分布的非均质性较强并且微孔、中孔较为发育,在计算页岩吸附气含量时通常都会考虑不同的孔隙空间尺寸对气体吸附能力的影响,从而使得计算结果表现出较大的差异性,甚至产生较大的偏差。为了解决上述问题,利用石墨烯构建了有机质的层间结构,基于分子动力学分别模拟计算了5组温度、9组压力、7组不同孔径大小条件下的吸附相密度;根据模拟结果,建立了按孔径大小分类的3种孔隙尺寸的吸附相密度计算公式,并对等温吸附模型进行了吸附相密度修正;对比修正前、后模型的计算结果表明,随着压力的增大,修正后的模型与常规等温吸附模型相比,计算得到的吸附量差值超过2倍;实际资料处理结果表明,修正模型考虑了孔径大小对吸附相密度的影响,其与实际测试数据的吻合度更高。结论认为,对于页岩吸附气量的计算而言,如果不考虑页岩中孔径大小的变化对吸附相密度的影响而直接采用等温吸附模型计算页岩吸附气含量,将有可能使得页岩气储层吸附能力评估的结果产生严重的偏差;而修正模型的计算结果则与实验测试结果更加吻合,减少了计算结果的偏差、提高了计算精度。 展开更多

关键词 页岩气 吸附气含量 超临界态 过剩吸附量 绝对吸附量 分子动力学 吸附相密度修正数学模型 计算精度

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基于绝对吸附量的页岩吸附CH4和CO2的热力学特征 被引量：5

9

作者 薛培 祁攀文 +3 位作者 杨添麒 孙德瑞 张丽霞 高栋臣 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第5期21-30,共10页

为从热力学角度揭示陆相页岩对CH 4和CO 2的吸附机理,选取鄂尔多斯盆地延长组页岩进行不同温度下的CH 4和CO 2等温吸附实验,分析了过剩吸附量与绝对吸附量的差异,进而利用Clausius-Clapeyron方程研究了基于不同类型吸附量的吸附热力学... 为从热力学角度揭示陆相页岩对CH 4和CO 2的吸附机理,选取鄂尔多斯盆地延长组页岩进行不同温度下的CH 4和CO 2等温吸附实验,分析了过剩吸附量与绝对吸附量的差异,进而利用Clausius-Clapeyron方程研究了基于不同类型吸附量的吸附热力学特征。研究结果表明:绝对吸附量大于过剩吸附量,二者差值随温度升高而减小,随压力升高而增大,且吸附气为CO 2时,二者差值较CH 4大;采用过剩吸附量获得的等量吸附热明显偏高,并存在低吸附量阶段的负值现象,应当采用绝对吸附量计算等量吸附热;等量吸附热与吸附量间满足线性正相关,且吸附CH 4的等量吸附热大于CO 2,吸附CH 4和CO 2的绝对初始等量吸附热分别为52.04和27.71 kJ/mol,说明延长组页岩对CH 4的吸附作用力较强。 展开更多

关键词 延长组页岩 等温吸附 过剩吸附量 绝对吸附量 等量吸附热

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高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性研究 被引量：8

10

作者 申晓静 岳基伟 +3 位作者 梁跃辉 王辰 徐金林 韩奇峻 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期176-184,共9页

深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对... 深部开采面临着高温高压环境,为厘清深部煤体的吸附瓦斯特性,采用等温吸附试验、分子动力学等温吸附模型及理论分析相结合的方法,从宏观角度和微观角度,探究高温高压氛围下煤体吸附瓦斯特性。结果表明:瓦斯压力较低时,不同温度下,绝对吸附量与过剩吸附量的差值差别不大;瓦斯压力较高时,绝对吸附量与过剩吸附量的差值随着温度的升高而增大;瓦斯压力从0 MPa逐渐增加到20 MPa的过程中,煤体吸附瓦斯量分为前期快速增加、中期短暂稳定、后期逐渐减小3个阶段;煤的等量吸附热与吸附量满足指数函数关系;基于等量吸附热推演的温度-压力吸附模型可以预测任意温度和压力条件下的等温吸附瓦斯量,预测值与实测值相对误差小于12%。 展开更多

关键词 高温高压 煤体吸附瓦斯 吸附特性 绝对吸附量 过剩吸附 等量吸附热

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气源岩吸附试验的机理及吸附特征新认识 被引量：16

11

作者 刘操 张玉贵 +1 位作者 贾天让 钟福平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3441-3452,共12页

吸附常数是煤矿瓦斯防治、煤层气抽采、页岩气开发等工程必备的基础指标。然而,大量吸附试验却得出了两类特征迥异的吸附等温线:Langmuir型和"峰值型",普遍采用Langmuir模型拟合这些非Langmuir型等温线,不但得出了错误的吸附... 吸附常数是煤矿瓦斯防治、煤层气抽采、页岩气开发等工程必备的基础指标。然而,大量吸附试验却得出了两类特征迥异的吸附等温线:Langmuir型和"峰值型",普遍采用Langmuir模型拟合这些非Langmuir型等温线,不但得出了错误的吸附常数,而且带来了极大的生产安全风险。鉴于此,本文经过吸附试验机理推导、等温吸附试验、等温线校正和误差分析,得出:①等温吸附试验只能测出由Gibbs吸附量组成的"峰值型"等温线,出现峰值拐点的本质原因是等温吸附原理中减掉了Gibbs舍弃量ρv^a,并非负吸附、超临界吸附等原因造成的。②Gibbs吸附等温线出现峰值拐点的临界压力是由Gibbs舍弃量ρv^a决定的,其中,煤体结构决定了吸附相体积v^a的大小,试验温压条件决定了游离相密度ρ的大小。③煤和页岩吸附属于物理吸附,其实际吸附量等温线在达到饱和吸附压力后必然形成Langmuir型等温线。截距法根据Gibbs等温线的下降特征反推吸附相密度所得出的实际吸附量等温线完全符合饱和吸附的物理特征,是合理可靠的;液相法采用液相密度代替吸附相密度,不仅缺乏理论依据而且误差较大;Langmuir模型法运用LM算法拟合吸附相密度,需要人为设定各未知参数的初始值和边界值,存在较大的人为误差。④不能将实验室测试出的吸附等温线直接应用于吸附常数计算、非常规气资源量预测等,原因是体积法常因试验压力较低引起未饱和吸附、忽视Gibbs舍弃量等误差,而重量法在高压条件下测得的"峰值型"吸附等温线必须校正后才能使用。 展开更多

关键词 吸附常数 吸附相 实际吸附瓦斯量 吸附相密度 gibbs表面过剩吸附量

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页岩高压等温吸附曲线及气井生产动态特征实验 被引量：29

12

作者 端祥刚 胡志明 +4 位作者 高树生 沈瑞 刘华勋 常进 王霖 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期119-127,共9页

选取四川盆地长宁—威远地区龙马溪组页岩储集层样品,采用高压等温吸附仪开展高压等温吸附曲线测试,运用自主研发页岩气流固耦合实验系统开展了单岩心对比和多岩心串联气井衰竭开发物理模拟实验;在总结吸附、解吸规律基础上,建立了高压... 选取四川盆地长宁—威远地区龙马溪组页岩储集层样品,采用高压等温吸附仪开展高压等温吸附曲线测试,运用自主研发页岩气流固耦合实验系统开展了单岩心对比和多岩心串联气井衰竭开发物理模拟实验;在总结吸附、解吸规律基础上,建立了高压等温吸附模型,修正了含气量计算方法,明确吸附气动用规律。研究表明,页岩高压条件下的等温吸附规律与常规低压下吸附规律不同,高压等温吸附曲线随压力变化存在最大过剩吸附量,对应压力为临界解吸压力。高压等温吸附曲线可用于评价页岩吸附气量及吸附气动用程度;高压等温吸附模型能够拟合和表征页岩高压等温吸附规律;修正后的含气量计算方法,可以更客观评估含气量与吸附气比例,是储量评估和产量递减分析的理论基础;吸附气动用程度与压力密切相关,储集层压力低于临界解吸压力,吸附气才能有效动用;气井生产过程中,近井地带压力下降幅度大,吸附气动用程度高,远离井筒,吸附气动用程度低或不动用。 展开更多

关键词 页岩 高压等温吸附 过剩吸附量 临界解吸压力 页岩气 吸附曲线

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力热耦合作用下煤岩吸附及渗透特性的试验研究 被引量：20

13

作者 李波波 杨康 +4 位作者 李建华 任崇鸿 许江 左宇军 张敏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2857-2865,共9页

利用等温吸附试验仪器与含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,为模拟深部煤层瓦斯开采过程,分别进行不同温度下等温吸附试验与孔隙压力升高的渗流试验,建立考虑过剩吸附量修正的吸附模型并修正吸附膨胀模型,探究力热耦合作用下煤岩吸... 利用等温吸附试验仪器与含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流装置,为模拟深部煤层瓦斯开采过程,分别进行不同温度下等温吸附试验与孔隙压力升高的渗流试验,建立考虑过剩吸附量修正的吸附模型并修正吸附膨胀模型,探究力热耦合作用下煤岩吸附与渗流变化规律。结果表明:瓦斯吸附量在不同温度下随瓦斯压力升高均呈增大趋势,随温度升高吸附量逐渐降低。在高压下需考虑过剩吸附量造成的误差,修正的Langmuir模型比原模型计算结果精度更高;建立了考虑温度与过剩吸附量修正的吸附变形模型与吸附膨胀模型,煤岩吸附应变随孔隙压力升高而减小,且温度越高应变变化量越小。随孔隙压力升高,煤岩渗透率及吸附膨胀与滑脱效应导致的渗透率变化量均呈下降的趋势,且随温度升高3者逐渐增加;吸附膨胀是引起煤岩渗透率减小的主要因素,吸附膨胀与滑脱效应对渗透率的贡献率随孔隙压力升高逐渐下降,其贡献率均随温度升高逐渐增加。 展开更多

关键词 力热耦合 渗透率 吸附 滑脱效应 过剩吸附量

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超临界状态下煤岩吸附/解吸二氧化碳的实验 被引量：13

14

作者 李全中 倪小明 +1 位作者 王延斌 高莎莎 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期36-39,共4页

查明超临界状态下煤岩对CO2的吸附/解吸特征,能为煤层气开采现场注CO2的注入参数选取提供理论依据。以山西屯留矿的瘦煤和寺河矿的无烟煤为研究对象,借助ISO-300型等温吸附实验仪分别进行了不同温度(35℃、45℃、55℃)、最高压力达到CO... 查明超临界状态下煤岩对CO2的吸附/解吸特征,能为煤层气开采现场注CO2的注入参数选取提供理论依据。以山西屯留矿的瘦煤和寺河矿的无烟煤为研究对象,借助ISO-300型等温吸附实验仪分别进行了不同温度(35℃、45℃、55℃)、最高压力达到CO2临界压力以上时的吸附/解吸实验。结果表明:超临界状态下,随着压力升高,容量法测得的吸附量存在最大值,不代表煤样的绝对吸附量,而是Gibbs吸附量;根据煤岩在高压下吸附CO2的本质,计算出超临界状态下煤岩吸附/解吸CO2的真实量。超临界状态下煤岩吸附CO2的真实量与压力之间符合langmuir吸附曲线,随着吸附压力的升高,Gibbs吸附量与绝对吸附量之间的差值越来越大;随着温度的升高,煤样的饱和吸附量降低;同样条件下,高变质程度的无烟煤对CO2的饱和吸附量大于瘦煤;超临界状态下煤样对CO2的绝对吸附等温线和绝对解吸等温线是可逆的。 展开更多

关键词 超临界状态 二氧化碳 吸附 解吸曲线 gibbs吸附量

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页岩中超临界甲烷等温吸附模型研究 被引量：18

15

作者 熊健 刘向君 梁利喜 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期96-102,共7页

针对甲烷在页岩储层中呈超临界状态吸附的特点,开展了页岩中超临界甲烷等温吸附模型的研究。引入过剩吸附量,对常规吸附模型(Langmuir,Freundlich,Expand-Langmuir,Langmuir-Freundlich,Toth,D-R和DA等吸附模型)进行了修正,将常规吸附... 针对甲烷在页岩储层中呈超临界状态吸附的特点,开展了页岩中超临界甲烷等温吸附模型的研究。引入过剩吸附量,对常规吸附模型(Langmuir,Freundlich,Expand-Langmuir,Langmuir-Freundlich,Toth,D-R和DA等吸附模型)进行了修正,将常规吸附模型扩展为超临界吸附模型,利用相对误差评价各吸附模型修正前后对页岩中超临界甲烷等温吸附的拟合效果。通过分析模型拟合参数的物理意义,探讨了页岩的吸附特征及吸附机理。各吸附模型的拟合参数所反映的吸附机理存在一定的差异,其中多分子层BET模型(B-BET和T-BET)和Expand-Langmuir模型对部分页岩的拟合参数失去其物理意义,不适合用于页岩中超临界甲烷吸附特征研究,而Langmuir模型和D-A模型拟合的参数能反映页岩的吸附特征。对比页岩中超临界甲烷等温吸附拟合效果,各吸附模型修正后的拟合效果好于修正前,且Freundlich修正模型的拟合效果最差,Toth修正模型和D-R修正模型的拟合效果好于Langmuir修正模型,但总体上拟合效果不好,Langmuir-Freundlich修正模型和D-A修正模型的拟合效果较好。研究结果表明,D-A修正模型的拟合参数能更好地反映页岩中超临界甲烷的吸附特征,是描述页岩中超临界甲烷吸附特征比较理想的模型。 展开更多

关键词 页岩 超临界甲烷 吸附模型 过剩吸附量 相对误差

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基于双位Langmuir模型活性炭的CH4吸附特征 被引量：2

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作者 岳高伟 王路 +1 位作者 李敏敏 蔺海晓 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期125-132,共8页

较之于压缩天然气存储和液化天然气存储,天然气吸附存储(ANG)方式具有能显著降低储存压力和运行成本的优点,然而,要将测定的吸附量转化为绝对吸附量,需要采用合适的模型。为了准确预测活性炭上甲烷的总储存量,采用双位Langmuir模型描述... 较之于压缩天然气存储和液化天然气存储,天然气吸附存储(ANG)方式具有能显著降低储存压力和运行成本的优点,然而,要将测定的吸附量转化为绝对吸附量,需要采用合适的模型。为了准确预测活性炭上甲烷的总储存量,采用双位Langmuir模型描述并准确预测了甲烷在活性炭上的吸附行为,误差在5%以内;进而解释了温度介于283.15~323.15 K、压力介于0.1~14.0 MPa条件下,活性炭上甲烷吸附平衡的临界点。研究结果表明:①在过剩吸附量超过极大值后,不同温度下的吸附等温线将出现交叉现象,在交叉点后,温度越高过剩吸附量越大;②甲烷的吸附相体积和气相密度,随平衡温度和压力的变化而变化,随着温度的升高,体积密度项对于绝对吸附量的贡献逐渐减小;③在343.15 K和14 MPa以下,实际吸附甲烷量超过86.9%,游离甲烷相含量低于13.1%,游离甲烷相含量的贡献率随温度的升高而逐渐增大。结论认为,该模型能快速、准确地预测真实的甲烷存储量,可以为大型天然气吸附存储技术的研究和开发提供帮助。 展开更多

关键词 天然气吸附存储(ANG) 过剩吸附 绝对吸附 吸附量 温度 活性炭 双位Langmuir模型 精准预测

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页岩孔径结构对甲烷吸附能力的影响 被引量：5

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作者 张宇 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期169-174,共6页

为探究页岩孔径结构对甲烷吸附能力影响,基于巨正则蒙特卡洛法并将高压压汞实验、低温N2实验、CO2吸附实验等物理模拟结果相比较,研究甲烷在页岩中的吸附能力。结果表明:页岩孔径分布在0.5~2.0 nm时页岩孔隙的过程吸附量随孔径增大表现... 为探究页岩孔径结构对甲烷吸附能力影响,基于巨正则蒙特卡洛法并将高压压汞实验、低温N2实验、CO2吸附实验等物理模拟结果相比较,研究甲烷在页岩中的吸附能力。结果表明:页岩孔径分布在0.5~2.0 nm时页岩孔隙的过程吸附量随孔径增大表现出跃变式增加模式,孔径超过2 nm时页岩孔隙单位面积过剩吸附量不再发生明显变化。随着页岩孔径逐渐变大,各孔隙单位比表面积上的过剩吸附量随压力的增大均呈现出先增大后减小的趋势。实验获得的页岩比表面积变化特征为随孔径增加成反比的趋势,页岩的总比表面积主要是由不大于4 nm阶段的孔隙提供。甲烷在孔隙中的过剩吸附量随孔径的增大而不断减小,小于4 nm的孔隙贡献的吸附量占总吸附量的93.58%,吸附量与比表面积表现出正相关关系。该研究结果为评价富有机质页岩中甲烷赋存吸附特征提供理论依据。 展开更多

关键词 页岩气 过剩吸附量 蒙特卡洛法 孔隙结构

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页岩中气体的超临界等温吸附研究 被引量：15

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作者 刘圣鑫 钟建华 +7 位作者 马寅生 尹成明 刘成林 李宗星 李勇 刘选 毛毳 刘晓光 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期45-50,共6页

页岩气等温吸附实验多为临界温度以上的吸附实验,其得到的吸附量为过剩吸附量。为了研究页岩气超临界等温吸附机理,运用重力法,在临界温度以上,分别进行了甲烷和二氧化碳在页岩中的高压等温吸附实验。在分析经典型吸附和超临界吸附区别... 页岩气等温吸附实验多为临界温度以上的吸附实验,其得到的吸附量为过剩吸附量。为了研究页岩气超临界等温吸附机理,运用重力法,在临界温度以上,分别进行了甲烷和二氧化碳在页岩中的高压等温吸附实验。在分析经典型吸附和超临界吸附区别的基础上,通过修改的超临界等温吸附模型(Langmuir方程和微孔充填(Dubinin Radushkevich,D-R))对实验数据进行了拟合。结果表明:简单的Langmuir方程可近似拟合甲烷吸附实验数据,但精度不高,且无法拟合二氧化碳的吸附数据;将吸附相密度作为可优化参数,修改的微孔充填模型和Langmuir模型能很好地拟合甲烷和二氧化碳的吸附数据,其中修改的微孔充填模型拟合效果最好,且回归得到的超临界甲烷吸附相密度同文献报道的一致,表明吸附气可能以微孔充填的形式存在。 展开更多

关键词 过剩吸附量 超临界吸附 LANGMUIR方程 Dubinin Radushkevich方程

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颗粒煤超临界态甲烷吸附相密度特征研究 被引量：7

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作者 张明杰 刘浩 +2 位作者 贾天让 龚泽 杨明鑫 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期105-113,共9页

查明颗粒煤超临界态甲烷吸附相密度特征是研究温度、压力影响煤样吸附甲烷量的基础。选用安阳–鹤壁煤田鹤壁六矿与龙山矿颗粒煤样,借助磁悬浮天平等温吸附仪测量温度为308、313和318 K,压力为1~24 MPa下的等温吸附线。利用截距法、Lang... 查明颗粒煤超临界态甲烷吸附相密度特征是研究温度、压力影响煤样吸附甲烷量的基础。选用安阳–鹤壁煤田鹤壁六矿与龙山矿颗粒煤样,借助磁悬浮天平等温吸附仪测量温度为308、313和318 K,压力为1~24 MPa下的等温吸附线。利用截距法、Langmuir三元模型拟合法与液相密度法分别计算超临界甲烷吸附饱和时的吸附相密度,分析其影响因素,并通过定吸附相体积的方法,一方面计算未吸附饱和时的吸附相密度,对峰值型拐点与过剩吸附量出现负值的实验现象进行解释,另一方面校正出较为理想的绝对吸附量。吸附相密度的计算结果表明,甲烷吸附相密度受温度、压力和煤变质程度的影响:随温度升高而降低,随压力升高先快速增加,后逐渐变缓,测量范围内吸附饱和时,无烟煤吸附相密度为121.60~136.17kg/m^(3),贫瘦煤为73.29~76.96 kg/m^(3);绝对吸附量的计算结果表明,采用液相密度法校正出的绝对吸附量会出现负值,明显与实际不符,用截距法和Langmuir三元模型法校正的绝对吸附量会因实验条件的变化而改变,结合吸附常数b值的变化规律,发现用Langmuir三元模型法描述超临界甲烷的吸附行为最为恰当。 展开更多

关键词 颗粒煤 超临界甲烷 吸附相密度 过剩吸附量 绝对吸附量

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沁水盆地南部深部煤层超临界CO_2吸附特征及其控制因素 被引量：4

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作者 刘会虎 吴海燕 +1 位作者 徐宏杰 兰天贺 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期37-42,48,共7页

为揭示深部煤层超临界CO_2(ScCO_2)吸附特征及其控制机理,以沁水盆地南部余吾矿、寺河矿、成庄矿的3号煤为研究对象,通过自制等温吸附仪进行了不同温度(45℃,62.5℃,80℃)、最高压力达到CO_2超临界压力以上时的等温吸附实验。研究结果表... 为揭示深部煤层超临界CO_2(ScCO_2)吸附特征及其控制机理,以沁水盆地南部余吾矿、寺河矿、成庄矿的3号煤为研究对象,通过自制等温吸附仪进行了不同温度(45℃,62.5℃,80℃)、最高压力达到CO_2超临界压力以上时的等温吸附实验。研究结果表明:高温高压条件下ScCO_2吸附曲线不同于常温常压下CO_2吸附曲线,随压力升高ScCO_2过剩吸附量和绝对吸附量分别呈4段式和3段式变化,ScCO_2达到过剩吸附量峰值出现的压力点具有随温度升高向高压增高的特征;ScCO_2过剩吸附量远低于绝对吸附量,无法采用Langmuir吸附模型进行解释;温度对ScCO_2吸附抑制明显,水分对ScCO_2吸附没有起到抑制作用,灰分含量较高对ScCO_2吸附量有明显抑制作用,煤中高镜质组含量和高Rmax对ScCO_2吸附具有较明显的促进作用;超临界状态下煤对ScCO_2的吸附量大小由微孔和过渡孔所控制,且与微孔比表面积大小有关,高变质煤对ScCO_2的吸附能力降低可能是因微孔中矿物充填所致。 展开更多

关键词 深部煤层 超临界CO2(ScCO2) 吸附 过剩吸附量 绝对吸附量 影响因素

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