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页岩气超临界吸附的Dubibin-Astakhov改进模型

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石油学报 2015年第7期36卷 849-857页

作者：熊健刘向君梁利喜雷梦西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

甲烷在页岩上的吸附属于物理吸附,且属于超临界吸附。利用Gibbs公式将过剩吸附量转换为绝对吸附量,将Dubibin-Astakhov(D-A)吸附模型和吸附特征曲线结合,研究了页岩中超临界甲烷的吸附机理。研究结果表明:D-A方程不能直接应用于页岩中... 详细信息

甲烷在页岩上的吸附属于物理吸附,且属于超临界吸附。利用Gibbs公式将过剩吸附量转换为绝对吸附量,将Dubibin-Astakhov(D-A)吸附模型和吸附特征曲线结合,研究了页岩中超临界甲烷的吸附机理。研究结果表明:D-A方程不能直接应用于页岩中甲烷吸附机理的研究,因为其得到的吸附特征能是温度的函数,与吸附势理论相违背;D-A吸附模型和吸附特征曲线结合,推导出了改进的D-A吸附模型,其中虚拟饱和蒸汽压的计算采用改进的Dubinin公式,同时利用提出的改进Amankwah方法求取最优k值;改进的D-A吸附模型能够预测页岩中甲烷的吸附等温线,且其精度较高,能够预测页岩储层不同温度、压力下甲烷在页岩中的吸附量,并可以用于页岩气资源评价。

关键词：页岩甲烷超临界吸附 Dubinin-Astakhov模型改进Amankwah方法

页岩气超临界吸附机理分析及等温吸附模型的建立

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煤炭学报 2014年第A01期39卷 179-183页

作者：盛茂李根生陈立强邵尚奇张然中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249

为认识页岩气吸附机理,抓住页岩气所处超临界态的特点,同时考虑页岩多尺度孔隙空间和黏土矿物与干酪根吸附能力的差异性,理论分析了页岩气超临界吸附机理,同时建立了DALangmuir等温吸附模型。分析表明:低压阶段,甲烷优先吸附在干酪根超... 详细信息

为认识页岩气吸附机理,抓住页岩气所处超临界态的特点,同时考虑页岩多尺度孔隙空间和黏土矿物与干酪根吸附能力的差异性,理论分析了页岩气超临界吸附机理,同时建立了DALangmuir等温吸附模型。分析表明:低压阶段,甲烷优先吸附在干酪根超微孔表面,以微孔充填形式吸附;高压阶段,甲烷以单分子层形式吸附在中孔和大孔表面。甲烷脱附优先发生在中孔和大孔表面,表现出"吸附滞后"现象。建立的吸附方程拟合结果的R2大于0.995。页岩气吸附方式因吸附剂吸附能力和孔径而异,吸附方式既有单分子层吸附也有微孔充填吸附。吸附滞后现象是吸附剂吸附能力差异性的集中体现。所建模型可反映黏土矿物与干酪根吸附能力的差异及不同孔径吸附状态的差异,模型参数物理意义明确,数据拟合精度较高。

关键词：页岩气超临界吸附等温吸附

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气体超临界吸附研究进展

化学通报 2000年第9期63卷 8-13页

作者：周亚平杨斌天津大学化学系 300072

综述了近年来国内外学者对超临界气体在固体表面吸附的研究情况。指出了气体在临界温度以上吸附与临界温度以下吸附的不同之处 ;对现行的关于超临界气体的吸附理论研究进行了讨论 ,并在此基础上提出了研究中存在的问题及进一步的研究方向。

关键词：超临界吸附气体燃料吸附存储超临界气体

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考虑过剩吸附量修正的页岩气超临界吸附模型

油气藏评价与开发 2016年第4期6卷 79-86页

作者：汪周华李赟郭平孟伟杰刘煌西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

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... 详细信息

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。

关键词：超临界吸附页岩气吸附模型过剩吸附量

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基于超临界吸附的页岩气动用规律研究

基于超临界吸附的页岩气动用规律研究

作者：刘红君中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

在页岩气藏中,孔隙直径可接近纳米级,气体处于超临界状态,在此孔隙尺度下,气体除了以常规的游离气状态存在于多孔介质中,还可以吸附状态存在,即存在超临界吸附。同时,气体的流动机理均与常规气藏不同。因此,需要建立新的模型对气体的超... 详细信息

在页岩气藏中,孔隙直径可接近纳米级,气体处于超临界状态,在此孔隙尺度下,气体除了以常规的游离气状态存在于多孔介质中,还可以吸附状态存在,即存在超临界吸附。同时,气体的流动机理均与常规气藏不同。因此,需要建立新的模型对气体的超临界吸附和流动进行描述。页岩压裂改造后形成了复杂的裂缝系统,增加了页岩气储层动用的表征难度,而页岩气的有效动用程度则对页岩气能否实现高效开发起着举足轻重的作用。因此本文基于页岩气的超临界吸附,对其动用规律进行了研究。首先,本文针对页岩气藏中的超临界吸附建立了SLD模型,利用Peng Robinson状态方程对模型进行了求解,得到了沿管径的页岩气密度分布。结果证明,在页岩储层条件下,在靠近孔壁的位置存在明显的吸附,孔隙直径和压力对密度分布的影响显著,温度对密度分布的影响较小。其次,基于超临界吸附模型,根据运动方程和边界条件建立了单管表观渗透率模型,并对其进行了求解,得到了单管表观渗透率。然后通过将孔隙等效为电阻,建立了网络表观渗透率模型,通过四种基本变换对模型进行了简化求解,得到储层条件下具有某一孔径分布的岩石渗透率。最后,使用超临界吸附模型和表观渗透率模型对FMM方法进行了改进,研究了页岩储层的动用规律。结果证明,超临界模型比原模型的动用程度更高,对动用面积影响较大的因素为人工裂缝半长、人工裂缝条数和人工裂缝导流能力,对动用程度影响较大的主要因素为人工裂缝半长、人工裂缝条数和人工裂缝导流能力,次要因素为天然裂缝长度和天然裂缝间距,天然裂缝间距对动用的影响很小。本文为页岩气藏中的超临界吸附、基质表观渗透率的表征以及动用规律的研究提供了基础,也为实际生产中页岩气藏中压裂水平井的参数优化提供了借鉴。

关键词：页岩气超临界吸附 SLD模型网络模型动用规律

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中高阶变质煤超临界吸附甲烷特性研究

中高阶变质煤超临界吸附甲烷特性研究

作者：解帅龙河南理工大学

学位级别：硕士

随着我国矿井开采深度的日益增大,深部储层条件下甲烷多以超临界状态存在,为研究超临界状态下煤对甲烷的吸附特性,本文基于实验室测试和理论分析的方法,选取山西大同肥煤、鹤壁贫瘦煤、焦作九里山和安阳龙山无烟煤四种不同变质程度煤为... 详细信息

随着我国矿井开采深度的日益增大,深部储层条件下甲烷多以超临界状态存在,为研究超临界状态下煤对甲烷的吸附特性,本文基于实验室测试和理论分析的方法,选取山西大同肥煤、鹤壁贫瘦煤、焦作九里山和安阳龙山无烟煤四种不同变质程度煤为研究对象,进行煤的等温吸附实验,结合煤样孔隙结构特征,分析超临界状态下煤对甲烷的吸附特性,主要结论如下:(1)煤样的甲烷视吸附量伴随压力的增大表现出先上升而后下降的两个阶段,对于甲烷的视吸附量在高压下出现下降的现象,可以从吸附相密度的角度加以解释。在低压状态下,吸附相密度ρ远超于气相密度ρ,ρ/ρ趋近于0;伴随压力的持续增大,当气相密度ρ越来越接近于吸附相密度ρ,1-ρ/ρ趋近于0,视吸附量与绝对吸附量差值持续增大,绝对吸附量伴随压力的增大会到达最大值,视吸附量也必然存在一个极大值,即到达极大值后,伴随压力的持续增大而视吸附量持续下降。(2)为分析超临界状态下煤对甲烷的吸附特性,正确评估煤层的吸附能力,需要对过剩吸附量进行校正,得到煤对甲烷的绝对吸附量。由绝对吸附量校正结果图可以看出,绝对吸附量随压力的升高不断增大,当压力达到4.59MPa左右时,绝对吸附量增加变缓并最终趋于平稳。绝对吸附量与过剩吸附量不同,表示的是煤对甲烷的实际吸附量,压力不断增大,必然会达到吸附饱和,表现为绝对吸附量不再随压力的增大而增大,而是随压力的增大最终趋于平稳。(3)基于煤对甲烷吸附分子层计算结果,推测超临界状态下,煤对甲烷的吸附既存在单分子吸附又存在局部二层吸附。在煤吸附甲烷分子过程中,初始吸附热与凝结热的差值导致低压时单分子层吸附,随着单分子层吸附逐步趋于饱和,局部单层高能吸附位吸附甲烷分子后吸附热相当于气体凝聚热,此时将发生以气体分子凝聚为主,煤颗粒表面吸附作用不明显的二层吸附。(4)根据热力学分析结果,当温度一定时,随着压力的升高,四种煤样的表面自由能均随着压力的增大而增大,这与吸附量随压力的增大而增大是相对应的。相同压力时,四种煤样的表面自由能随着煤样变质程度的增大而增大,这表明随着变质程度的增加,煤体表面对游离甲烷的吸附作用越强,表现为煤对甲烷的吸附量随变质程度的增加而增大。

关键词：超临界吸附变质程度视吸附量绝对吸附量

基于超临界吸附模型的页岩气藏压裂水平井开采动态研究

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基于超临界吸附模型的页岩气藏压裂水平井开采动态研究

作者：刘川琦西南石油大学

学位级别：硕士

我国页岩气可采资源量丰富,位居世界前列,经济价值巨大。页岩气藏不同于常规气藏,其赋存形式与渗流机理复杂,主要以游离态和吸附态存在于多孔孔介质中,包含吸附气解吸特征和达西、滑脱和扩散等渗流特征。页岩气吸附解吸现象对页岩气藏... 详细信息

我国页岩气可采资源量丰富,位居世界前列,经济价值巨大。页岩气藏不同于常规气藏,其赋存形式与渗流机理复杂,主要以游离态和吸附态存在于多孔孔介质中,包含吸附气解吸特征和达西、滑脱和扩散等渗流特征。页岩气吸附解吸现象对页岩气藏的开发开采有着重要的影响。因此,深入研究页岩气在地层条件下的超临界吸附解吸现象以及页岩气藏压裂水平井开采动态,对于经济高效地开发页岩气资源具有重大的理论价值和现实意义。本文采用实验与理论相结合的方法开展研究。首先,开展了页岩气等温吸附实验,并推导出高温高压条件时页岩气处于超临界状态下的等温吸附模型,并进行验证。同时,建立了适用于页岩气藏的多尺度综合渗流方程,在考虑气体解吸、多重流动机制以及压裂水平井生产的基础上,建立了页岩气藏气-水两相三维计算机模型,并进一步探讨了Knudsen扩散和滑脱效应、等温吸附参数、超临界等温吸附模型、气-水两相流动以及压裂增产措施对压裂水平井产量的影响。本文主要的工作与结论如下:(1)对页岩气储层微观孔隙结构、气体储集方式以及运移机理进行了理论研究,分别从不同尺度对页岩气的运移及产出机理进行了物理描述及数学表征。(2)开展了页岩气等温吸附实验。测试不同的页岩岩样在不同温度下的等温吸附曲线。页岩气等温吸附曲线表明,当实验压力由OMPa升高到3MPa时,页岩气的吸附量成指数式上升;随着压力的继续增大,页岩气吸附量的增长速度逐渐变缓。页岩气吸附量随着温度的增加而降低。当温度从25℃升高到40℃时,四块页岩岩样吸附气量平均减少了 12.23%;当温度从40℃升高到60℃时,页岩气吸附量平均减少了 38.86%。(3)在超临界状态下测定的页岩气的吸附量为过剩吸附量,结合Gibbs吸附与Langmuir吸附模型,得到修正的Langmuir模型。考虑到页岩气在有机质内部的吸附量,提出了 L-K吸附模型。对各种等温吸附模型进行了拟合及对比研究,表明L-K模型对页岩等温吸附曲线的拟合程度比其他模型的拟合程度都高;在高温高压条件下,L-K模型的拟合精度比Langmuir模型拟合精度平均高出11.21%。(4)建立了适用于页岩中不同流态的多尺度综合渗流方程,在考虑纳米孔隙中的Knudsen扩散和滑脱效应、超临界吸附解吸以及气-水两相流动的基础上,通过有限差分方法及计算机程序编制得到页岩气藏的三维计算机模型,并通过网格加密以及采用等效导流能力方法来模拟人工压裂裂缝对气体流动的影响。(5)利用Eclipse软件和现场数据验证了本文理论模型的可靠性和适用性,分析了压裂水平井的生产动态,并研究了 Knudsen扩散和滑脱效应、气体的解吸作用、气-水两相流动、超临界等温吸附模型、多级压裂水平井的相关参数对产量的影响。本文的研究成果可为页岩气井的生产动态分析及产能预测提供理论基础、为指导页岩气藏高效开发提供理论依据。

关键词：页岩气超临界吸附数值模拟压裂水平井开采动态

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页岩气超临界吸附实验数据处理新方法

石化技术 2016年第1期23卷 111-112页

作者：代建伟刘晗西南石油大学四川成都610500

吸附是页岩气的主要赋存形式之一,页岩吸附气量的测试及评价对页岩气藏储量评估和生产开发具有重要意义。本文基于体积法测试气体吸附量的基本原理,推导了页岩气超临界吸附实验数据校正方法,通过对比校正前后吸附量偏差,深入分析了页岩... 详细信息

吸附是页岩气的主要赋存形式之一,页岩吸附气量的测试及评价对页岩气藏储量评估和生产开发具有重要意义。本文基于体积法测试气体吸附量的基本原理,推导了页岩气超临界吸附实验数据校正方法,通过对比校正前后吸附量偏差,深入分析了页岩气超临界等温吸附曲线特征。

关键词：页岩气超临界吸附曲线特征 Langmuir模型

煤层气超临界吸附行为的蒙特卡罗方法研究综述

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西部探矿工程 2009年第8期21卷 48-51页

作者：蒋书虹欧成华西南石油大学四川成都610500

煤层气主要以吸附方式赋存在煤基质表面,煤层气的吸附主要有两个特点:第一,绝大部分煤层气吸附属于非均质吸附;第二,实际的煤储层温度在临界温度以上,在这种条件下的吸附与亚临界条件下的吸附有很大的不同,所以用亚临界条件下的吸附方... 详细信息

煤层气主要以吸附方式赋存在煤基质表面,煤层气的吸附主要有两个特点:第一,绝大部分煤层气吸附属于非均质吸附;第二,实际的煤储层温度在临界温度以上,在这种条件下的吸附与亚临界条件下的吸附有很大的不同,所以用亚临界条件下的吸附方程不能很好地描述煤层气的超临界吸附。在实验室研究过程中,既要模拟煤层气吸附的非均质性又要达到实际的超临界条件,是比较困难的。蒙特卡罗方法是通过计算机进行大量的随机抽样来解决问题,相比较其他的方法,用它来研究煤层气超临界吸附具有优势。概述了蒙特卡罗方法的历史,基本思路和特点,简述了利用蒙特卡罗的优势将其应用于煤层气超临界吸附特征研究的基本方法及应用效果。

关键词：煤层气超临界吸附蒙特卡罗方法