含水页岩甲烷吸附特性及热力学特征研究

• Published in: 煤炭科学技术 Vol. 52; no. 3; pp. 95 - 105
• Main Authors: 杨竣淞, 李波波, 李建华, 高政, 宋浩晟, 段淑蕾
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室,贵州贵阳 550025 2024; 贵州大学喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室,贵州贵阳 550025; 贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025%贵州大学矿业学院,贵州贵阳 550025
• Subjects: 多重吸附机制; 含水页岩; adsorption model; thermodynamics; 甲烷吸附量; 热力学; methane adsorption capacity; water-bearing shale; 吸附模型; multiple adsorption mechanism
• ISSN: 0253-2336
• DOI: 10.13199/j.cnki.cst.2023-0135

TE312; 页岩储层普遍含水,水分对页岩气体吸附行为和地质储量评估具有显著影响.为探究水分对页岩吸附行为的影响规律,构建了考虑含水率影响的吸附模型,结合多组试验数据对新建模型的合理性进行验证,并进一步剖析了含水页岩的吸附行为.在此基础上,讨论了不同吸附机制对页岩中甲烷等温吸附的贡献,并通过热力学参数对比了干湿页岩中吸附热力学特性.结果表明:在气体压力变化过程中,甲烷气体吸附量呈典型的"三段式"变化.其中,水分对甲烷吸附量具有抑制作用,含水页岩吸附量显著低于干燥页岩,页岩吸附量随含水率的增大呈降低趋势.此外,温度同样对甲烷吸附具有抑制作用,当含水率恒定时,随温度升高页岩吸附能力呈降低趋势.同时,不同吸附机制对吸附量的贡献受到水分和压力的共同影响,压力和含水率越高,微孔填充吸附量对总吸附量的贡献率越低.热力学参数表明干燥页岩与含水页岩的甲烷吸附均为物理吸附,同一吸附量下,干燥页岩等量吸附热始终高于含水页岩.水分通过改变页岩非均一性占据高能吸附位点同时影响分子间作用力,综合作用下使得等量吸附热降低,进而导致含水页岩吸附能力降低.研究结果有助于页岩吸附气量的准确计算,并为页岩气藏开发方案和编制提供理论依据.