高压下气体在页岩上的吸附：测量与模拟

详细信息   

• 责任者：Mohammad ; S.A．2300^a尹娟
• 刊名：国外油气地质信息
• 出版年：2014
• 卷期：^b2
• 页码：9～26
• 索书号：P450.6/196
• 图表：^c表11插图
• 文摘期号：2014/12

摘要

近年来，页岩作为潜在的天然气来源已经引起了越来越多的关注。在美国，预计未来几年页岩气开采量会出现显著增长。页岩气储层也为C0₂的地下捕集和封存提供了潜在的条件。由于大部分页岩气处于吸附状态，所以为了设计最佳的页岩气开采工艺和C0₂地下捕集和封存工艺，需要了解页岩气的吸附性能。过去关于高压下气体在页岩上吸附的文献中，有关测量的报道非常有限。 在该研究中，测量了来自伊利诺斯盆地新奥尔巴尼页岩原状样品中甲烷、氮和C0₂的吸附等温线。测量温度和压力分别为328.2 K和12.4 MPa。在大约7 MPa压力时，新奥尔巴尼页岩上N₂、CH₄和C0₂的过剩吸附量之比为1:3.2:9.3。其中N₂/CH₄比类似于煤和活性碳上的N₂/CH₄吸附比，而C0₂/CH₄和C0₂/N₂比则远高于通常在煤上所见到的吸附比。此外，该页岩上的吸附量比不同级别煤上吸附气体的量低10～30倍。页岩的低总有机碳含量(5.5%)和高灰分含量(90%)对于降低页岩气的吸附性（与煤相比）也起了一定作用。新获得数据的平均实验不确定性分别为：甲烷，0.009 5；氮，0.008 1；C0₂，0.024 mmol/g。在约7 MPa压力下，甲烷、氮和C0₂的过剩吸附量分别为0.037 4，0.011 6和0.108 5 mmol/g。该研究中应用了一个简化的局部密度(SLD)模型来描述吸附数据，并发现该模型可在预期的实验不确定性范围内代表这些数据。此外，该模型还被应用到了文献中记载的34个页岩样品的甲烷和C0₂的吸附数据。这些数据中甲烷和C0₂的平均绝对百分偏差(%AAD)分别约4%和9%。在这些预测结果中，SLD模型需要一个与特定气体有关的参数以及两个与吸附气种类无关但与特定吸附介质有关的参数。