本文關(guān)鍵詞：頁巖納米孔隙中小分子氣體超臨界吸附微觀機理研究

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【摘要】：頁巖氣作為一種重要的非常規(guī)天然氣,已成為全球油氣資源勘探開發(fā)的焦點和熱點。納米孔隙是頁巖氣賦存的主要空間,甲烷在納米孔隙中的賦存狀態(tài)對頁巖氣藏儲量評估和動態(tài)開采有重要影響。目前關(guān)于頁巖氣吸附機理研究主要采用宏觀實驗和理論手段,對頁巖氣微觀吸附機理認(rèn)識不清,有必要采用微觀尺度研究方法。因此,本文結(jié)合宏觀和微觀研究方法,從宏觀實驗和理論角度研究了頁巖氣高溫高壓吸附曲線變化特征,并對傳統(tǒng)吸附模型進(jìn)行了對比分析。根據(jù)頁巖儲層特征,選取幾種構(gòu)成頁巖的代表性組分(石英／蒙脫石／有機質(zhì))為吸附劑模型,并建立小分子氣體模型(CO2/CH4/H2O),利用蒙特卡洛方法研究單組分甲烷分子在頁巖納米孔隙中的賦存特點,以及二氧化碳和甲烷混合氣體在頁巖納米孔隙中的競爭吸附機理,從微觀上量化分析溫度、壓力、礦物組分、氣體組分、孔隙大小、吸附劑表面積以及含水量等因素對頁巖氣吸附機理及吸附量的影響。研究結(jié)果表明：(1)處于地層高溫高壓條件下的頁巖氣吸附屬于超臨界吸附,實驗測得的吸附量為超額吸附量,需要轉(zhuǎn)換為真實絕對吸附量才能應(yīng)用于儲量計算等方面,而吸附相密度和自由相密度隨壓力變化的趨勢不同,導(dǎo)致頁巖氣吸附曲線出現(xiàn)“倒吸附”現(xiàn)象。(2)組成頁巖的石英、蒙脫石和有機質(zhì)三種礦物的吸附熱大小分別為6.516kJ/mol、 12.51kJ/mol和13.369kJ/mol,其吸附性能從大到小依次為：有機質(zhì)蒙脫石石英；同一吸附劑中,溫度越大,氣體吸附量越�。粔毫υ酱�,氣體吸附量越大；含水量越高,氣體吸附量越小。(3)甲烷分子在頁巖納米孔隙中的賦存狀態(tài)為吸附和游離共存,是甲烷與孔壁吸附勢能和壓力擠壓共同作用結(jié)果,與吸附理論假設(shè)無關(guān),分子動力學(xué)理論和吸附勢理論都能在一定程度上合理解釋頁巖氣吸附狀態(tài)。(4)孔隙大小主要決定含氣總量,表面積主要決定吸附氣量,因此,在頁巖顆粒樣品吸附氣量測試實驗中,必須采用單位表面積氣體吸附量,而不能采用單位體積或單位質(zhì)量氣體吸附量。(5)對于頁巖氣藏開采,高壓時,孔隙中含氣量高,通過降壓開采便能采出自由相甲烷分子和壓力作用增加的吸附相甲烷分子；當(dāng)壓力衰竭至氣藏廢棄壓力(10MPa)時,絕大部分由于吸附勢能作用賦存在孔隙中的吸附相甲烷分子不能被采出,需要注氣置換開采頁巖氣。(6)CO2和CH4分子在頁巖納米孔隙中的競爭吸附模擬結(jié)果表明,無論溫度、壓力和混合氣體組分怎么變化,CO2相對CH4吸附選擇性始終大于1,頁巖對CO2分子優(yōu)先吸附,說明了CO2置換開采頁巖氣或CO2埋存的可行性。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE31

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6 本刊編輯部;;我國研究人員發(fā)現(xiàn)頁巖氣的直接存在[J];天然氣工業(yè);2009年09期

7 李立;;中國正式實施新型能源頁巖氣開發(fā)[J];石油鉆采工藝;2009年05期

8 ;我國首個頁巖氣開發(fā)項目在綦江啟動[J];吐哈油氣;2009年03期

9 王立彬;;中國啟動頁巖氣資源勘查[J];國外測井技術(shù);2009年05期

10 安曉璇;黃文輝;劉思宇;江懷友;;頁巖氣資源分布、開發(fā)現(xiàn)狀及展望[J];資源與產(chǎn)業(yè);2010年02期

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1 陳明;;世界頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及面臨的環(huán)境問題[A];第二屆全國特殊氣藏開發(fā)技術(shù)研討會優(yōu)秀論文集[C];2013年

2 葉舒陽;;頁巖氣開發(fā)對環(huán)境的影響及對策[A];浙江省經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)低碳發(fā)展綜合研討會論文集[C];2013年

3 王玉芳;包書景;張宏達(dá);葛明娜;王勁鑄;孟凡洋;任收麥;;國外頁巖氣勘查開發(fā)進(jìn)展[A];中國地質(zhì)學(xué)會2013年學(xué)術(shù)年會論文摘要匯編——S13石油天然氣、非常規(guī)能源勘探開發(fā)理論與技術(shù)分會場[C];2013年

4 吳西順;;世界各國頁巖氣政策綜述[A];中國地質(zhì)學(xué)會2013年學(xué)術(shù)年會論文摘要匯編——S01地質(zhì)科技與國土資源管理科學(xué)研討分會場[C];2013年

5 ;中國頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀及前景展望[A];“寶塔油氣”杯第四屆天然氣凈化、液化、儲運與綜合利用技術(shù)交流會暨LNG國產(chǎn)化新技術(shù)新設(shè)備展示會論文集[C];2014年

6 林斌;郭巍;趙肖冰;曹瀚升;王少華;;頁巖氣資源評價方法:概率體積法在三江盆地古生代頁巖氣中的應(yīng)用[A];中國礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會第14屆學(xué)術(shù)年會論文摘要專輯[C];2013年

7 印興耀;吳國忱;;頁巖氣儲層地震評價[A];中國地球物理2013——第二十三專題論文集[C];2013年

8 蔡啟宏;傅子云;;地震頻率信息在頁巖氣勘探開發(fā)中應(yīng)用的可能性分析[A];中國地球物理2013——第二十三專題論文集[C];2013年

9 劉禹;王常斌;文建軍;宋付權(quán);;頁巖氣滲流中的力學(xué)模型分析[A];第二十五屆全國水動力學(xué)研討會暨第十二屆全國水動力學(xué)學(xué)術(shù)會議文集（上冊）[C];2013年

10 滕吉文;劉有山;;中國頁巖氣成藏和潛在產(chǎn)能與對環(huán)境的污染分析[A];中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所2013年度（第13屆）學(xué)術(shù)論文匯編——特提斯研究中心[C];2014年

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1 王巧然;中國石油儲備頁巖氣開發(fā)技術(shù)[N];中國石油報;2008年

2 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院教授 張金川;中國應(yīng)大力開發(fā)頁巖氣[N];中國能源報;2009年

3 林剛;我國首個頁巖氣合作開發(fā)項目已實施[N];中國企業(yè)報;2009年

4 李冰　李婧婧;頁巖氣藏：尚待開發(fā)的處女地[N];中國石化報;2009年

5 本報記者 胡學(xué)萃;頁巖氣：有望改變我國能源格局[N];中國能源報;2009年

6 胡文瑞;頁巖氣：“雞肋”變“牛排”[N];中國經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報;2010年

7 本報記者 高慧麗;喚醒沉睡的頁巖氣[N];地質(zhì)勘查導(dǎo)報;2010年

8 李慧;頁巖氣并非亞洲首選[N];中國能源報;2010年

9 本報記者 王海霞;頁巖氣勘探熱潮席卷歐洲[N];中國能源報;2010年

10 特約記者 劉楠;我國頁巖氣開采將從重慶起步[N];中國化工報;2010年

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1 郭為;頁巖儲層特征與滲流機理研究[D];中國科學(xué)院研究生院(滲流流體力學(xué)研究所);2014年

2 金吉能;頁巖氣地球物理建模分析[D];長江大學(xué);2015年

3 張宏學(xué);頁巖儲層滲流—應(yīng)力耦合模型及應(yīng)用[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

4 梁順;長壁開采區(qū)內(nèi)垂直頁巖氣井穩(wěn)定性研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

5 俞楊烽;富有機質(zhì)頁巖多尺度結(jié)構(gòu)描述及失穩(wěn)機理[D];西南石油大學(xué);2013年

6 郭晶晶;基于多重運移機制的頁巖氣滲流機理及試井分析理論研究[D];西南石油大學(xué);2013年

7 馮楊偉;伊寧盆地構(gòu)造—熱演化與上古生界頁巖氣成藏條件研究[D];西北大學(xué);2015年

8 俞益新;鄂爾多斯盆地東南部延長組頁巖油氣富集機理研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

9 姜文利;華北及東北地區(qū)頁巖氣資源潛力[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2012年

10 時賢;頁巖氣水平井體積壓裂縫網(wǎng)設(shè)計方法研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉龍;頁巖氣資源開發(fā)利用管理研究[D];長安大學(xué);2014年

2 余美;基于科學(xué)發(fā)展觀的我國頁巖氣開發(fā)戰(zhàn)略研究[D];西南石油大學(xué);2015年

3 曹俊;金陽—威信地區(qū)下古生界牛蹄塘組頁巖氣資源潛力分析[D];西安石油大學(xué);2015年

4 白生寶;鄂爾多斯盆地南部延長組長7段頁巖氣儲層評價[D];西安石油大學(xué);2015年

5 折文旭;頁巖氣藏水平井HEGF裂縫網(wǎng)絡(luò)滲流模型研究[D];西安石油大學(xué);2015年

6 郭文;頁巖氣水平井分段壓裂產(chǎn)能分析研究[D];西安石油大學(xué);2015年

7 朱炳成;我國頁巖氣開發(fā)利用環(huán)境保護(hù)法律制度研究[D];中國政法大學(xué);2015年

8 韓淑喬;高過成熟階段頁巖生烴及含氣量研究[D];西安石油大學(xué);2014年

9 蘇俊;頁巖氣儲層雙側(cè)向測井有限元正演模擬研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

10 顏君;頁巖氣儲層感應(yīng)測井?dāng)?shù)值模擬研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

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本文編號：1187400