高演化富有機質(zhì)頁巖和高煤階煤中甲烷吸附—擴散性能的實驗分析

【摘要】：煤/頁巖中甲烷的吸附—擴散性能是煤層氣/頁巖氣資源評價的關(guān)鍵參數(shù)之一。通過對晉城礦區(qū)寺河井田二疊系山西組3號煤層樣和華南古生界下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖樣進(jìn)行低溫液氮和甲烷等溫吸附實驗,剖析了高演化富有機質(zhì)頁巖和高煤階煤中甲烷的吸附—擴散性能,建立了煤/頁巖中甲烷的吸附—擴散性模型,對比分析了煤/頁巖中甲烷的吸附—擴散性能的差異性和控制機理。結(jié)果表明,高演化富有機質(zhì)頁巖樣和高煤階煤樣的孔容均主要由介孔和大孔貢獻(xiàn),比表面積主要由微孔和介孔貢獻(xiàn),且高演化富有機質(zhì)頁巖樣納米孔隙更發(fā)育,比表面積和孔容要大于煤樣。高演化富有機質(zhì)頁巖和高煤階煤中甲烷的吸附和擴散規(guī)律服從Langmuir方程,高演化富有機質(zhì)頁巖中甲烷吸附性能明顯低于高煤階煤,且隨著高演化富有機質(zhì)頁巖TOC含量的增加而增高;但其對甲烷擴散性能要高于高煤階煤一個數(shù)量級。高演化富有機質(zhì)頁巖樣中孔隙多為開放型,而高階煤基質(zhì)孔隙多為半封閉型。對于半封閉型孔隙,強吸附質(zhì)的溶入會改變吸附劑的大分子結(jié)構(gòu),其吸附與解吸過程不是可逆的,存在解吸滯后現(xiàn)象,導(dǎo)致高演化富有機質(zhì)頁巖與高煤階煤中甲烷解吸—擴散過程與擴散—吸附過程中的擴散性能差異性。 【作者單位】： 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院;中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)構(gòu)造與油氣資源教育部重點實驗室;
【關(guān)鍵詞】： 富有機質(zhì)頁巖 高煤階煤 吸附 擴散
【基金】：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(“973”)項目課題(編號:2012CB214705) 國家自然科學(xué)基金項目(編號:41372163;41172145) 2014年度山西省煤基重點科技攻關(guān)項目(編號:MQ2014-01;MQ2014-12) 山西省煤層氣聯(lián)合研究基金資助項目(編號:2014012001) 湖北省自然科學(xué)基金面上項目(編號:2014CFB169)聯(lián)合資助
【分類號】：P618.13
【正文快照】： 0　引言我國頁巖氣、煤層氣資源豐富,2　000m以淺煤層氣資源量為36.8×1012　m3,經(jīng)濟技術(shù)可采資源量為11×1012　m3;陸域頁巖氣地質(zhì)資源量達(dá)134×1012　m3,經(jīng)濟技術(shù)可采資源量為26×1012　m3[1-3]。目前,我國煤層氣產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段,并在沁水盆地南部高變質(zhì)無煙煤區(qū)取

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