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泥頁巖吸附天然氣量主控因素及定量表征研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-19 08:08:23
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泥頁巖吸附天然氣量主控因素及定量表征研究【摘要】:隨著世界油氣能源供給的日趨緊張和常規(guī)油氣勘探開發(fā)形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻,非常規(guī)油氣資源,包括頁巖油氣、煤層氣、致密砂巖油氣等已引起人們的高

【摘要】:隨著世界油氣能源供給的日趨緊張和常規(guī)油氣勘探開發(fā)形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻,非常規(guī)油氣資源,包括頁巖油氣、煤層氣、致密砂巖油氣等已引起人們的高度重視。北美勘探實(shí)踐表明非常規(guī)油氣中,目前發(fā)展勢(shì)頭最快、潛力最大的當(dāng)屬頁巖氣。頁巖氣的賦存方式分為游離氣、吸附氣和溶解氣。對(duì)于頁巖氣中吸附氣的比例構(gòu)成,前人研究成果表明,不同頁巖氣產(chǎn)層有很大不同,但普遍占有較高比例,一般介于40%~85%之間。此外,吸附態(tài)的存在還將提高頁巖氣的保存能力。基于上述認(rèn)識(shí),吸附態(tài)的賦存方式被認(rèn)為是頁巖氣能夠被成功勘探開發(fā)的重要因素。為此,有必要對(duì)影響泥頁巖吸附氣量的主控因素進(jìn)行研究。以往對(duì)于吸附氣量主控因素的研究往往是多因素的復(fù)合,如有機(jī)質(zhì)豐度與頁巖吸附能力的關(guān)系可能同時(shí)包含了有機(jī)質(zhì)成熟度、溫度、濕度等其它因素的影響,毫無疑問對(duì)單一因素的逐一揭示更具說服力,為此本次設(shè)計(jì)開展了系列平行實(shí)驗(yàn),以求最大限度地揭示各因素的影響力。通過系列平行實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬揭示了有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)成熟度、天然氣組成、溫壓和濕度等對(duì)泥頁巖吸附能力的影響,結(jié)果表明:(1)微小孔隙(3nm)是泥頁巖比表面積的主要貢獻(xiàn)者,其貢獻(xiàn)比例占80%左右,有機(jī)質(zhì)熱演化過程中會(huì)產(chǎn)生大量的微孔(2nm),比表面積大量增加,吸附氣量顯著增大;(2)泥頁巖對(duì)CO2、N2吸附能力高于CH4,暗示在進(jìn)行頁巖氣開采時(shí)可注入CO2和N2提高CH4采收率;(3)蘭格繆爾模型的擬合程度較好說明泥頁巖對(duì)天然氣的吸附為單分子層吸附。吸附勢(shì)模型的地質(zhì)外推說明了地質(zhì)條件下溫壓共同作用下泥頁巖吸附能力隨埋深增加呈先增大后減小的趨勢(shì),而孔隙度一定情況下泥頁巖儲(chǔ)存游離氣能力隨深度增加則呈逐漸增大的趨勢(shì),泥頁巖吸附能力與儲(chǔ)存游離氣能力變化趨勢(shì)的不一致會(huì)造成一定地質(zhì)條件下吸附氣量與游離氣的轉(zhuǎn)化,有利于頁巖氣的保存;(4)泥頁巖有機(jī)質(zhì)熱演化過程中親水NSO官能團(tuán)會(huì)逐漸降解,潤濕性隨之變小,吸附氣量隨之增大,成巖作用是溫度、壓力和水介質(zhì)條件共同作用的結(jié)果,單純溫度的升高不會(huì)造成粘土礦物的轉(zhuǎn)化;(5)泥頁巖有機(jī)質(zhì)的成熟度、天然氣組分和地質(zhì)環(huán)境(包括溫度、壓力和濕度)均會(huì)影響泥頁巖的吸附能力,其中濕度影響較小,其影響往往會(huì)被有機(jī)質(zhì)豐度等因素的影響掩蓋。 【關(guān)鍵詞】:頁巖氣 吸附 主控因素 吸附實(shí)驗(yàn) 吸附模型
【學(xué)位授予單位】:東北石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:P618.13
【目錄】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-7
  • 創(chuàng)新點(diǎn)摘要7-9
  • 前言9-12
  • 0.1 研究目的及研究意義9
  • 0.2 主要研究內(nèi)容9-10
  • 0.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)M9-10
  • 0.2.2 數(shù)值模擬10
  • 0.2.3 地質(zhì)應(yīng)用10
  • 0.3 擬采用的研究方案10-12
  • 第一章 頁巖氣及吸附氣研究基本現(xiàn)狀12-24
  • 1.1 國內(nèi)外頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀12-18
  • 1.1.1 國外頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀12-16
  • 1.1.2 國內(nèi)頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀16-18
  • 1.2 頁巖氣賦存形式及吸附機(jī)理研究現(xiàn)狀18-24
  • 1.2.1 頁巖氣賦存形式研究現(xiàn)狀18-19
  • 1.2.2 頁巖氣吸附機(jī)理研究現(xiàn)狀19-24
  • 第二章 樣品與實(shí)驗(yàn)24-29
  • 2.1 樣品來源及性質(zhì)24-26
  • 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方法26-29
  • 第三章 吸附劑和吸附質(zhì)性質(zhì)對(duì)吸附能力的影響29-36
  • 3.1 有機(jī)碳含量的影響29-30
  • 3.2 有機(jī)質(zhì)成熟度的影響30-33
  • 3.3 天然氣組分的影響33-36
  • 第四章 環(huán)境因素對(duì)吸附能力的影響36-46
  • 4.1 溫度和壓力的影響36-43
  • 4.1.1 蘭格繆爾模型37-40
  • 4.1.2 吸附勢(shì)模型40-42
  • 4.1.3 模型外推42-43
  • 4.2 濕度的影響43-46
  • 結(jié)論46-47
  • 參考文獻(xiàn)47-52
  • 發(fā)表文章目錄52-53
  • 致謝53-54


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