[發明專利]考慮多重吸附機制的頁巖吸附甲烷能力評估方法

有效

• 申請號: 202011506504.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112613174B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 趙玉龍;劉香禺;張烈輝;張芮菡;唐慧瑩;郭晶晶
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種考慮多重吸附機制的頁巖吸附甲烷能力評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：鉆取頁巖巖心，并在實驗室內將巖心碾碎至粉末，利用篩網篩選出60-80目大小的頁巖細小顆粒；

S2：將上述步驟制備的頁巖樣品放入80℃的恒溫箱中烘干，每隔12小時利用微量電子天平進行一次質量稱量記錄，直到相鄰兩次稱量得到的樣品質量變化小于或等于2％為止；

S3：將上述樣品裝入體積法或重量法等溫吸附儀器的樣品缸，進行24小時連續抽真空，進一步去除樣品中的雜質吸附氣體和水蒸氣；

S4：在至少3個不同溫度下，利用體積法或重量法等溫吸附儀器開展上述頁巖樣品的等溫吸附實驗，記錄過剩吸附量隨壓力的變化數據；

S5：采用考慮多重吸附機制的DA-TBET等溫吸附模型對上述實驗數據進行擬合，獲得不同溫度下的等溫吸附模型參數；所述步驟S5中建立的考慮多重吸附機制的DA-TBET等溫吸附模型表達式如下：

式中，V_ex為實測過剩吸附量，cm³/g；ρ_ad1為微孔充填形式吸附相甲烷密度，cm³/g；ρ_ad2為中大孔多分子層形式吸附相甲烷密度，cm³/g；ρ_g為自由相甲烷密度，cm³/g；V_w為樣品中微孔充填形式吸附空間體積，cm³/g；R為通用氣體常數，在這里取值8.314J/(mol·K)；T為吸附實驗測試溫度，K；E為吸附特征能，J/mol；p為實驗測試壓力，MPa；p₀為甲烷虛擬飽和蒸氣壓，MPa；q為表征頁巖吸附孔非均勻性的參數；V_m為中大孔中第一分子層的最大吸附量，cm³/g；C為與吸附熱相關的常數；n表示吸附層數；自由相甲烷密度ρ_g可以直接由美國國家標準與技術研究院化學數據庫中查詢獲得；

S6：利用上述步驟獲得的不同溫度下的等溫吸附模型參數，計算出不同溫度和壓力下頁巖對甲烷的吸附能力曲線；

所述步驟S6中不同溫度和壓力下頁巖對甲烷的吸附能力曲線表達式為：

式中，V_ab為頁巖對甲烷的真實吸附能力，cm³/g；其余各參數為步驟S5中擬合出的值。

2.如權利要求1中所述的一種考慮多重吸附機制的頁巖吸附甲烷能力評估方法，其特征在于，所述步驟S1中將頁巖樣品粉碎的方法可以參照GB/T 19560-2008標準。

3.如權利要求1中所述的一種考慮多重吸附機制的頁巖吸附甲烷能力評估方法，其特征在于，所述步驟S5中建立的考慮多重吸附機制的DA-TBET等溫吸附模型中的關鍵參數選取如下：

對于微孔充填形式吸附相甲烷密度ρ_ad1，由于在狹小孔道中吸附勢疊加，甲烷分子排列緊密，考慮其密度與沸點密度相等，取值0.425g/cm³；

對于中大孔中的多分子層形式吸附相甲烷密度ρ_ad2，其表達式為：

ρ_ad2＝ρ_bexp[-0.0025(T-T_b)]

式中，ρ_ad2為中大孔多分子層形式吸附相甲烷密度，cm³/g；ρ_b為甲烷的沸點密度，取值0.425g/cm³；T為吸附實驗測試溫度，K；T_b為甲烷在標準大氣壓下的沸點溫度，取值111.7K；

對于中大孔中的多分子層吸附層數n，頁巖中多分子層吸附層數為2。