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甲烷在页岩上吸附的热力学
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:《中南大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:O647.32[理学—物理化学;理学—化学] TE311[石油与天然气工程—油气田开发工程]
  • 作者机构:[1]中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51274214);教育部科学技术研究重大计划项目(311008);油气资源与探测国家重点实验室自主研究课题(PRP/indep-3-1108)
中文摘要:

为了研究页岩吸附甲烷的机理,通过容积法测定35,50和65℃时页岩甲烷吸附等温线,计算甲烷在页岩上的等量吸附热和极限吸附热,从热力学角度分析甲烷在页岩上的吸附行为。研究结果表明:甲烷在页岩上的吸附等温线具有Ⅰ型等温线特征,Langmuir吸附模型较好地拟合了吸附数据;根据吸附等温线计算的等量吸附热为15.50~17.65 kJ/mol,平均为16.88 kJ/mol,说明页岩对甲烷的吸附为物理吸附;等量吸附热随甲烷吸附量的变化而变化,是页岩表面的不均匀性和吸附分子间作用力综合作用的结果;极限吸附热定量地反映了页岩表面与甲烷气体作用力;在页岩气藏开发时,除了采用降压解吸开采外,对于极限吸附热较大的页岩气藏,可通过注入吸附能力更强的CO2等促使甲烷解吸。

英文摘要:

In order to investigate the mechanism of methane adsorption on shales, black shale samples were performed for adsorption experiments, and adsorption isotherms of methane on shales at 35, 50 and 65 ℃ were measured. The isosteric heat and limit isosteric heat of methane adsorption on shale were also calculated to study the thermodynamics behavior. The results show that adsorption isotherms of methane in shale are typeⅠ isotherms, and Langmuir adsorption model fits the adsorption data well. The isosteric adsorption heat calculated from the adsorption isotherms is from 15.50 to 17.65 kJ/mol with an average of 16.88 kJ/mol, which indicates that the dominant adsorption performance may be physical adsorption. The isosteric heat of methane adsorption on shale changes with the increase of volume adsorbed, which is caused by the combination of energetically heterogeneous surface and intermolecular forces of methane. The limit isosteric heat reflects quantitatively the intermolecular forces between methane and shale. During the development of shale gas reservoir, CO2 with higher adsorption capacity can be injected into the high limit isosteric heat reservoir to enhance methane recovery.

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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:20874