基于Ono-Kondo格子模型的页岩气超临界吸附机理探讨

• 作者: 周尚文 李晓波 王红岩 薛华庆 郭伟
• 来源期刊: 地球科学-中国地质大学学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 页岩气 Ono-Kondo模型 超临界 吸附机理 过剩吸附量 单层吸附
• 年，卷（期）: 2017,（8）
• 页码范围: 1421-1430
• 页数: 10页
• 分类号: P624.7
• 字数: 5821字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3799/dqkx.2017.543

摘要

页岩气吸附机理的研究对于页岩气成藏和储量评价具有重要意义.甲烷在地层温度和压力条件下处于超临界状态,页岩气的吸附实际上为超临界吸附,但其机理目前尚不明确.在建立Ono-Kondo格子模型的基础上,结合低温氮气吸附和高压甲烷等温吸附实验,对龙马溪组页岩的微观孔隙结构和超临界吸附曲线进行了分析.结果表明,页岩中发育的孔隙尺度较小,比表面积较大,吸附气主要赋存于微孔和中孔中;页岩的等温吸附曲线在压力较大时,必然存在下降的趋势,这并非异常现象,而是超临界甲烷过剩吸附量的本质特征.Ono-Kondo格子模型对页岩高压等温吸附曲线的拟合效果很好,相关系数均在0.99以上,说明该模型可以表征页岩纳米孔隙中超临界甲烷的吸附特征.基于拟合得到的吸附相密度可将过剩吸附量转换为绝对吸附量,并直接计算地层温度和压力下甲烷的吸附分子层数,计算层数均小于1,表明甲烷分子并没有铺满整个孔隙壁面.因此受流体性质、吸附剂吸附能力和孔隙结构3个方面的影响,页岩气的吸附机理为单层吸附,不可能为双层甚至多层吸附.