第六届非常规油气地质评价暨新能源学术研讨会
6th Symposium on Unconventional Oil and Gas Geological Evaluation and New Energy

34 / 2021-05-24 15:42:26

富有机质页岩-水蒸气等温吸附特性与吸附机理

页岩-水蒸气

页岩油气理论与技术

吸附是页岩储层原生水赋存、外来水滞留的关键机理之一[1; 2]，对于我们深入认识页岩中水的赋存及其对页岩气富集渗流的影响具有重要意义。近两年来，学者们开始逐渐关注水在富有机质页岩中吸附特性。其中，在吸附热力学方面，Zolfaghari等[3]、Sang等[4]通过借助平衡水实验或水蒸气动态吸附实验建立了页岩-水蒸气等温吸/脱附曲线，发现页岩-水蒸气等温吸/脱曲线为典型的Ⅱ型曲线，并将水在页岩中的吸附过程划分单分子层吸附、多分子层吸附以及毛细凝聚三个阶段[4; 5]。此外，前人还利用不同的吸附热力学模型（如Freundlich、BET、Dent以及GAB模型等）对等温吸附曲线进行拟合研究，来评价页岩吸附水的能力[1; 2; 4-6]。在吸附动力学方面，Duan和Li[7]通过应用反应动力学模型和扩散动力学模型评价了水分在页岩中的吸附速率和扩散系数，发现温度和压力与吸附速率、扩散系数之间的正相关关系。
从上可以看出，目前针对水在富有机质页岩中的吸附特性的研究还较少，吸附过程和相关机理认识不清，而从吸附热力学-动力学入手展开深入研究则是认识页岩-水吸附的一个重要途径。对此，本文以鄂尔多斯盆地二叠系山西组富有机质页岩为实验对象，对富有机质页岩-水蒸气吸附热力学和动力学特性展开系统研究，并对页岩-水蒸气吸附机理进行了剖析。总之，该研究不仅对进一步深入探讨页岩含气性、深化页岩气富集成藏理论等地质问题具有重要的理论意义，而且对进一步优化页岩气开发策略以及提高页岩气采收率等工程问题具有重要的实践意义。