页岩吸附解吸综述

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1、国内部分2009- -上扬子区志留系页岩气成藏条件王社教等，对四川盆地长芯1井120m处所取岩心开展了 70C的等温吸附实 验。在70C等温条件下，随着压力增高，页岩吸附甲烷的能力逐渐增大，在压 力达到8.5 MPa时，页岩的甲烷吸附能力达到l m3/to推测成熟度过高是导致吸 附能力较低的主要原因。2010- -四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析蒲泊伶等，在温度为40 C、湿度为1.68%2 .25%、甲烷浓度为99.999%的 实验条件下进行的等温吸附实验表明，龙马溪组页岩具有较强的吸附气体的能 力。将实测数据拟合后发现，页岩中吸附气含量与压力和有机碳含量呈正相关关 系。

2、2010-页岩等温吸附异常初探方俊华等，对9个下志留统龙马溪组的页岩样进行了等温吸附实验，结果 表明，压力在1308961034kPa时，页岩吸附量达到最大值，随后，随着压力的 增加，吸附量逐渐减少，等压力达到一定程度时，吸附量减少到负值，出现所谓 的“倒吸附”现象。倒吸附的原因：1、煤与页岩在粘土矿物含量等方面不同；2、煤与龙马澳黑 色页岩中有机组分存在方式不同；3、CH4的超临界赋存。建议：1、选用新鲜样品粉末进行等温吸附实验；2、确立页岩实验测试的最 佳粒度；3、选取新参数作为评价依据。2012-湘中拗陷泥盆一石炭系海相泥页岩地球化学特征及等温吸附性能罗小平（2012），借用煤岩Lang

3、muir等温吸附实验方法，在30C下测定了 湘中地区泥盆-石炭系3个实验样品的平衡水与空气干燥条件下的等温吸附曲线。 实验结果说明石炭系泥页岩已经趋近于达到最大埋深对应的压力。泥盆系2个样 品还未达到最大埋深对应的压力，因而没有达到饱和吸附。2012-页岩的储层特征以及等温吸附特征熊伟（2012），采用罐解气测试方法，测量了页岩总解吸气量。研究了孔隙 度与TOC对总解吸气量的影响。实验结果表明，该页岩气藏的孔隙度与总解析 气量并没有明显关系，TOC与总解吸气量存在明显的正相关关系，随着页岩的 有机质含量的增加，页岩的总解析气量是增加的。对6块岩心进行了等温吸附实验，发现页岩的吸附遵循Langm

4、uir等温吸附 关系。对比研究了 TOC和R0对页岩吸附能力的影响，实验结果表明，随着TOC 的增加以及R0的增加，页岩的吸附能力增加；TOC相近的两块岩心，R0值越高 吸附能力越强；R0相近的两块岩心，TOC越高吸附能力越强。用等温吸附方法正确评价泥页岩吸附气含量郭少斌选择了鄂尔多斯盆地上古生界太原组同一取样点富有机质泥岩样品 进行等温吸附实验，实验的最高压力为10.16兆帕，实验分别在46C、60C、 75C、80C、90C温度下进行。实验表明，随等温吸附实验温度的升高，吸附气量呈下降趋势。在46C 90C范围内，随温度升高吸附气量的变化趋势明显，总体下降，说明温度对饱和 吸附量的影响很大

5、；在等温条件下，泥页岩吸附甲烷气量开始随着压力增大而增 加，等吸附甲烷气量达到饱和后又随着压力增大而趋于平稳。因此吸附实验只有 在储层温度和压力下进行，才能真实反映泥页岩的吸附特性。并利用拟合曲线， 计算储层条件下的吸附量。国外部分1993-Adsorption Studies of Natural Gas Storage in Devonian ShalesLu等（1993）,使用自行研制的容积法吸附测量装置，测量了多个温度下的 Devonian页岩吸附等温线，并对比了在曲线拟合中对比了 Langmuir与 Bi-Langmuir模型的适应性。分别测出了，三个样品在25、37.78、50和6

6、0C下 的甲烷吸附等温线，结果表明，温度越低，吸附量越大。计算了比容热，得出有 机干酪根与粘土矿物相比具有更大的吸附热。Langmuir模型适用于单温度下， 而Bi-Langmuir是温度和压力的函数，更适合多个温度下的吸附情况。1995-A Study of Adsorption of Gases in Tight Reservoir RocksSatik等，运用实验和数值模拟的方法，研究了致密储层吸附滞后环以及温 度对吸附的影响。研究表明，温度变化对吸附影响不显著，而强烈地影响着解吸， 随着温度的增加，吸附滞后现象更为显著。吸附实验中，讨论了温度与粒度对吸附过程的影响。实验温度分别为80、

7、 100、120C，实验样品粉碎为四种不同的粒度：0.104-0.355mm、0.355-0.833mm、 0.833-2.0mm、2.0mm。提出0.355mm粒度的岩样适宜用于实验，反映吸附行 为全过程。2007-Impact of mass balance calculations on adsorption capacities in microporous shale gas reservoirsRoss等，分别进行了粘土页岩和人造沸石吸附N2和甲烷的实验，讨论了氮 气吸附质量平衡计算孔隙体积，进而评价吸附能力的不足。2007-Shale gas potential of lower

8、 Jurassic Gordondale member ,northeastern British Columbia ,CanadaRoss和Bustin等，研究了泥页岩组分与气体吸附能力之间的关系。评价页 岩资源的重要参数包括：总有机碳含量（TOC）、成熟度、矿物质、孔隙度、渗 透率和厚度。页岩样品来自英属哥伦比亚省东北部 Gordondale Member页岩和上覆的 Porker Chip页岩。评价了有机物无机物分数、湿度、热成熟度以及孔隙度对页 岩吸附能力的影响。将实验结果与Gordondale Member物性参数，如TOC、厚度 以及热成熟度综合，来评价英属哥伦比亚省东北部Gord

9、ondale Member页岩储层 的储集能力。结论：1、TOC与吸附量之间呈弱-中等的正相关关系，说明TOC影响气体 吸附能力，甲烷在有机成分上吸附。2、水分的存在使TOC与气体吸附之间的关 系变复杂。同一样品水平衡条件下的吸附能力低于干燥条件下，是由于水具有占 据潜在吸附位的能力。但干样品的吸附能力在运用上有局限性，因为它不能体现 储层的原地条件。3、吸附气体的能力由热演化程度决定。在有机物和水分含量 像近的情况下，高热演化程度的泥岩样品吸附气体的能力更强。4、对于Gordondale Member和Poker Chip页岩样品来说，无机成分（主要为石英、方解 石和粘土）对气体的吸附能力有

10、重大影响。泥岩和页岩含有的硅酸盐（粘土）分 数高，具有更高的平衡水含量，因此降低了其吸附气体的能力。但其能提供更大 的开启孔隙百分数，因此自由气体可以存在，提高总的气体储量。2008-Lower cretaceous gas shales in northeastern British columbia,part2-evaluation of regional potential gas resourcesChalmers和Bustin，研究了英属哥伦比亚省东北部白垩纪早期及同期地层的 页岩气潜在储量。分析了 215快岩心样品的甲烷吸附能力，水分含量及总孔隙度。2008-The importa

11、nce of shale composition and pore structureupon gas storage potential of shale gas reservoirsRoss和Bustin，对西加拿大沉积盆地（WCSB）加拿大西部，北英属哥伦比 亚省 Devonian-Mississippian （D-M）和 Jurassic 页岩进行了低压 CO2 和 N2 吸附及 高压压汞孔隙度测定，并开展了高压甲烷吸附实验。干燥和水平衡页岩高压甲烷 等温吸附实验表明，随气体吸附随TOC有一个普遍的增加。D-M页岩，甲烷吸 附量随TOC和微孔体积的增加而增加，表明与有机质含量有关的微孔

12、孔隙度是 影响甲烷吸附的主要因素。而Jurassic页岩的吸附能力在一定程度上与微孔体积 无关，富有机质Jurassic页岩巨大的储气能力，与表面积无关，表明一部分的甲 烷通过溶解于基质沥青中得以储存。而溶解的甲烷不是D-M页岩气体储集的重 要组成部分。D-M有机物在热演化过程中结构的转变生成或开启了微孔，其使 气体得以吸附储集。因此，D-M页岩单位质量（wt%）TOC吸附的甲烷量大于 Jurassic 页岩。无机物影响页岩众多的孔隙大小、总孔隙度和吸附能力。粘土矿物能够在其 中间结构中吸附气体，吸附量取决于粘土类型。主要是研究有机物/无机物组分，热成熟度对孔隙结构、高压甲烷吸附以及 潜在总含

13、气能力的影响。水分在气体吸附中，起到稀释的作用。对于干燥基，伊 利石和蒙脱石与高岭石相比有更大的吸附能力，由于它们具有更大的微孔体积和 表面；而水平衡基，高岭石吸附更多的甲烷，这是由于其水分含量为2.9wt%， 而伊利石为5.9%，蒙脱石为19%。得出的相关结论包括：1. 由总有机碳含量与吸附气呈正相关可以看出，页岩中的有机成分对甲烷的 储集能力有重要的控制作用2. 对于富含沥青基质的热成熟侏罗系页岩，总有机碳量与D-R CO2微孔体 积和氮气的BET表面积不存在关系，这表明表面积不是决定甲烷储存能力的单 一因素。甲烷作为组分溶质存在于沥青基质中是侏罗系页岩气体储存的重要机 理。3. 对于单位重量百分比的总有机碳量，热成熟页岩有更大的D-R微孔体积 和氮气BET表面积。因此，与不成熟地层相比，在热成熟地层中吸附气与总有 机碳量之比更大。4. 有机物和甲烷吸附之间的关系受矿物质的影响。粘土矿物如伊利石可能为 气体吸附提供微孔结构。压汞分析表明富粘土页岩有显著的中孔百分比。5. 总孔隙度随着硅/铝比的降低而增加，这是孔隙度与粘土矿物相关的表现。 相反，高硅/铝比的页岩有较低的孔隙度和岩石致密的特征