[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

本發明公開了一種考慮多重吸附機制的頁巖吸附甲烷能力評估方法，基于不同尺寸納米孔道中吸附機制的差異，以及不同吸附機制下吸附相甲烷密度的不同，對微孔充填形式吸附和多分子層形式吸附進行聯合表征，所建立的DA?TBET等溫吸附模型具有清晰的物理背景，克服了當前吸附模型的不足，評估所得頁巖吸附甲烷能力結果更加合理準確。此外，本發明除了用于評估頁巖吸附甲烷能力，還可用于評估煤層樣品吸附甲烷能力，在非常規天然氣勘探開發中具有重要應用價值。

技術領域

本發明涉及非常規天然氣勘探開發技術領域，尤其涉及一種考慮多重吸附機制的頁巖吸附甲烷能力評估方法。

背景技術

頁巖吸附甲烷能力的合理準確評估是頁巖氣藏實現經濟高效開發的重要基礎，在氣藏開發中具有舉足輕重的地位。通過合理準確評估頁巖吸附甲烷能力，可以計算出氣藏地質儲量，對于頁巖氣藏開發方案制定和調整具有重要指導意義，相關研究受到廣泛關注。

室內等溫吸附實驗是研究頁巖吸附甲烷能力的重要方法，研究者們基于該實驗開展了大量實驗改進創新和理論推導工作，其中關于頁巖吸附甲烷能力的等溫吸附模型表征研究尤為火熱。根據吸附機制假設的不同，等溫吸附模型主要包括單分子層模型、多分子層模型、微孔充填模型。目前，雖然關于甲烷在頁巖中的等溫吸附模型較多，但是尚未有模型考慮不同尺寸孔道中吸附相甲烷密度的差異，不同等溫吸附模型中的吸附相甲烷密度被視為相同的。根據分子動力學模擬研究結論，在微孔中甲烷分子受孔道壁面吸附勢疊加影響導致其吸附相分子排列更為緊密，其密度也更大，而現有關于等溫吸附模型的研究中沒有對此加以區分。此外，雖然有研究者考慮微孔為充填吸附方式，中大孔中為單分子層吸附方式，并給出了相應的組合模型(如DA-Langmuir模型和DA-LF模型)，但是研究者們基于分子動力學模擬發現在中大孔中甲烷實際上為多分子層吸附。為此，有必要開展相應的研究工作，建立有效表征頁巖氣多重吸附機制的等溫吸附模型，為合理準確評估頁巖吸附甲烷能力提供支撐。

發明內容

本發明主要是克服現有技術中的不足之處，本發明的目的是提供一種考慮多重吸附機制的頁巖吸附甲烷能力評估方法。

為達到以上技術目的，本發明采用以下技術方案：

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，所述計算方法包括以下步驟：

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；

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。

進一步的，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。

進一步的，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：