地層溫壓條件下頁巖儲層的甲烷吸附能力

【摘要】：頁巖氣是賦存于泥頁巖中的自生自儲天然氣,其賦存形式具有多樣性,包括游離態(tài)、吸附態(tài)和少量的溶解態(tài)。其中吸附態(tài)是頁巖氣的主要賦存方式,占到頁巖氣總含量20%~85%。頁巖吸附氣含氣量是計算頁巖氣資源量的關(guān)鍵性參數(shù),是評價泥頁巖是否具有開采價值的重要標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)外學(xué)者針對不同地區(qū)不同類型泥頁巖做了大量的等溫吸附實驗,然而等溫吸附實驗只能開展恒定溫度下的頁巖吸附實驗,不能研究任意溫度下頁巖氣吸附能力。筆者選取渝東南地區(qū)4口井8個龍馬溪組泥頁巖樣品開展氣體(CH4、N2、CO2)吸附實驗、有機碳含量分析、X-衍射巖礦分析、SEM掃描電鏡實驗,研究頁巖吸附甲烷能力的主要控制因素。在高過成熟階段,豐富的有機質(zhì)發(fā)育大量的微孔隙,使得頁巖對氣體的吸附能力增加;在地下頁巖儲層含水條件下,黏土礦物主要吸附水,而有機質(zhì)由于具有親油氣性,使得頁巖氣絕大部分吸附在頁巖有機質(zhì)表面,且有機質(zhì)吸附甲烷等量吸附熱遠大于黏土礦物,因此頁巖吸附甲烷最重要的內(nèi)部控制因素是有機碳含量。甲烷等溫吸附實驗表明,隨溫度升高頁巖吸附量顯著降低,隨壓力增加,頁巖吸附量增加,當(dāng)壓力達到一定值時,頁巖吸附量不再隨壓力的增加而增加,最大甲烷吸附量隨溫度具有線性降低的趨勢,且蘭氏壓力的對數(shù)與溫度的倒數(shù)有很好的線性關(guān)系?；谔m氏方程,以甲烷等溫吸附實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用多元線性回歸的方法,建立蘭氏體積與w(TOC)、溫度的關(guān)系及蘭氏壓力與溫度的關(guān)系,帶入蘭氏方程,建立溫度壓力耦合控制下的擴展蘭氏方程,進而計算地層溫度壓力條件下頁巖儲層吸附甲烷能力。結(jié)果表明:隨深度增加,在溫度壓力耦合控制下,泥頁巖吸附甲烷能力先增加后降低,800~1350m達到最大吸附能力;淺層壓力對頁巖吸附甲烷能力起主要作用,隨深度的增加溫度對頁巖吸附甲烷能力控制作用增強;隨w(TOC)增大,富有機質(zhì)頁巖吸附甲烷能力增加,達到最大吸附能力時的深度也隨之增加。當(dāng)頁巖有機碳含量為1%時,頁巖最大甲烷吸附量為1.6m3/t,當(dāng)頁巖有機碳含量為3%時,頁巖最大甲烷吸附量為2.5m3/t,每增加2%的w(TOC)頁巖最大吸附能力大約增加1 m3/t。 【作者單位】：中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室 中國石油大學(xué)(北京)非常規(guī)天然氣研究院 中國石油勘探開發(fā)研究院
【關(guān)鍵詞】：頁巖 甲烷 吸附能力 控制因素 預(yù)測方法
【基金】：國家重大科技專項(2011ZX05018-002) 國家自然科學(xué)基金(41472112)
【分類號】：P618.13
【正文快照】： 地層溫壓條件下頁巖儲層的甲烷吸附能力@紀(jì)文明$中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室!北京102249$中國石油大學(xué)(北京)非常規(guī)天然氣研究院!北京102249 @宋巖$中國石油大學(xué)油氣資源與探測國家重點實驗室!北京102249$中國石油大學(xué)(北京)非常規(guī)天然氣研究院!北京102249$中

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