页岩气吸附规律研究

国内部分2009--上扬子区志留系页岩气成藏条件王社教等，对四川盆地长芯1井120m处所取岩心开展了70℃的等温吸附实验，该样品为志留系龙马溪组黑色页岩，有机碳含量为5.9，成熟度为3.26%。

在70℃等温条件下，随着压力增高，页岩吸附甲烷的能力逐渐增大，在压力达到8.5 MPa时，页岩的甲烷吸附能力达到l m3／t。

推测成熟度过高是导致吸附能力较低的主要原因。

2010--四川盆地下志留统龙马溪组页岩气成藏条件及有利地区分析蒲泊伶等，在温度为40 ℃、湿度为1.68% ~ 2 .25%、甲烷浓度为99.999% 的实验条件下进行的等温吸附实验表明，龙马溪组页岩具有较强的吸附气体的能力。

龙马溪组页岩的压力系数可达1.4~ 1.89，埋深大致为0~3000m，选定8. 28MPa 作为地层平均压力，在8.28 MPa下页岩的吸附气含量为1.12~ 1.74m3/ t，平均为1.28 m3/ t。

将实测数据拟合后发现，页岩中吸附气含量与压力和有机碳含量呈正相关关系。

2010--页岩等温吸附异常初探方俊华等，对9个下志留统龙马溪组的页岩样进行了等温吸附实验，采用美国Terra-Tek公司的等温吸附解析仪IS-100型，实验前页岩样经平衡水分处理，温度为30℃。

将页岩样品破碎到小于6 0-8 0目(0.25 mm )，再进行筛分分析，以确定样品的粒径分布。

页岩样的水分含量达到平衡，就分别将80~150g的样品密封在两个不同实验缸内。

在压力点早期，以0.01s的间隔收集数据，而在压力点晚期，则以0. 1min的间隔收集，连续进行，至30min内压力变化小于要求值为止。

逐渐加压至最终压力。

结果表明，压力在130896~1034kPa时，页岩吸附量达到最大值，随后，随着压力的增加，吸附量逐渐减少，等压力达到一定程度时，吸附量减少到负值，出现所谓的“倒吸附”现象。

倒吸附的原因：1、煤与页岩在粘土矿物含量等方面不同；2、煤与龙马澳黑色页岩中有机组分存在方式不同；3、CH4的超临界赋存。

页岩气吸附特征实验1 实验区块国内：上扬子区志留系四川盆地（王社教，2009）；鄂尔多斯盆地上古生界太原组（郭少斌）；四川盆地下志留统龙马溪组（蒲泊伶，2010；方俊华，2010）；湘中地区泥盆-石炭系（罗小平，2012）；国外：Devonian页岩（Lu，1993）；Geysers地热矿区（Satik，1995）；加拿大英属哥伦比亚省东北的Jurassic和Devonian地层（Ross，2007）；英属哥伦比亚省东北部Gordondale Member页岩和上覆的Porker Chip页岩（Ross，2007）；加拿大英属哥伦比亚省东北部白垩纪早期及同期地层的页岩（Chalmers，2008）；加拿大北英属哥伦比亚省Devonian–Mississippian (D–M)和Jurassic页岩（Ross，2008）2 实验仪器吸附解吸：计算机自动控制高温吸附分析仪（Satik，1995）；体积法Boyle’s Law气体吸附仪器（Ross，2007）；高压体积法吸附仪（Chalmers，2008）；美国TerraTek公司的等温吸附解析仪IS-100型（方俊华，2010）罐解气测试（（熊伟，2012）孔渗：Micromeritics Autopore IV 9500 Series来确定泥岩总的开启孔隙体积（Bustin，2007）；岩样在110℃下，抽真空干燥1小时，除去所有的自由水合吸附水，之后使用压汞法确定孔隙大小（从0.004-206MPa，45个压力台阶）（Bustin，2007）。

Poroperm-200型孔渗仪（熊伟，2012）；TOC：确定TOC含量的两种方法：1、使用CM5014CO2库仑计测定无机碳含量，Carlo Erba NA1500 CNS分析仪确定总碳含量，TOC含量（wt%）等于总碳含量减去无机碳含量；2、用Vinci Technologies Rock-Eval 6配合TOC模数直接求取（Chalmers，2008）。

86魁科■技2020年•第12期页岩气吸附作用影响因素研究◊长江大学地球科学学院谢志涛西部钻探工程有限公司地质研究院袁浩莆1前言在近十年来的研究过程中，有研究学者认为页岩气储层中吸附作用是页岩气聚集的基本方式之一，认为吸附态页岩气应始终在页岩储层气中占主体地位。

但经过近几年的研究验证，这种看法有所误差，尽管吸附作用作为页岩气聚集的重要方式之一，在页岩气储层中始终占据一定比例，但在国内外的研究中发现，吸附态页岩气所占总含气量的的比值差异性较大。

美国五大页岩气藏吸附气含量占总含气量20%~85%[11,同时有学者认为热成因页岩气中游离气量会远高于吸附量，唯有生物成因页岩气中吸附态页岩气才是主体叫本文在此背景下，对页岩气吸附作用的影响因素展开讨论，以期对储层中页岩气赋存状态的研究有一定帮助。

2页岩气吸附作用页岩气是指以吸附态、游离态和溶解态等多种方式赋存于暗色泥岩中的天然气，以吸附态和游离态为主，溶解态仅少量存在。

页岩气的吸附作用是指页岩气通过物理或化学作用吸附于有机质与黏土矿物颗粒表面或直接存储在有机质内部的一种储存方式。

页岩气的吸附态与游离态是一个动态的平衡过程，在每个相对封闭的储存单元中，只有当吸附态和溶解态页岩气饱和后，才会出现游离态页岩气的存在，而游 离态页岩气则是主要存储在孔隙和有机质分解与其他成岩作用或构造运动形成的微裂缝和宏观裂缝中。

3页岩气吸附作用影响因素页岩气的吸附作用影响因素可以分为外因与内因：外因为页岩气环境因素对页岩气吸附作用的影响，比如温度，含水量，压力等；内因为页岩气储层对其吸附作用的影响因素，比如孔隙度，孔隙比表面积，黏土矿物的种类与含量，脆性矿物的含量等。

3.1温度对页岩气吸附作用的影响页岩气储层中有机质或黏土矿物对甲烷分子（页岩气的吸附作用主要体现在储层对甲烷的吸附能力上）的吸附过程是一个放热的过程网，温度的升高必然会对页岩气的吸附放热产生阻滞，甚至由于温度升高使得甲烷分子活动能增大，竝页岩气解吸，使其吸附量下降。

页岩气吸附规律研究孔德涛;宁正福;杨峰;徐大喜【摘要】页岩的吸附解吸行为是页岩气藏含气量评价和高效开发的基础.利用自主研发的页岩气高温高压吸附实验装置,对四份鄂尔多斯盆地南部延长组页岩样品进行了高温高压吸附实验,得到了四份样品65℃下、最高压力达25 MPa的吸附等温线.采用修正的朗格缪尔(Langmair)模型对吸附等温线进行拟合,并对拟合结果进行分析.研究表明:页岩样品具有较高的吸附气能力,饱和吸附量为0.04～0.14 mmoL/g.采用修正的朗格缪尔模型可以较好地拟合页岩高压吸附等温线,拟合系数达0.99以上.页岩有机碳含量与吸附气量具有正相关性,有机碳含量越高,吸附气量越大.未发现黏土含量与吸附气量的关系.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)006【总页数】5页(P108-111,117)【关键词】页岩气;高压吸附;吸附等温线;朗格缪尔模型【作者】孔德涛;宁正福;杨峰;徐大喜【作者单位】石油工程教育部重点实验室(中国石油大学),北京102249;石油工程教育部重点实验室(中国石油大学),北京102249;石油工程教育部重点实验室(中国石油大学),北京102249;中国石油长庆油田第四采气厂,乌审旗017300【正文语种】中文【中图分类】TE122页岩气是一种资源潜力巨大的非常规油气资源。

近年来，由于能源供应的紧张形势和能源价格的快速增长，页岩气日益受到世界各国的高度重视［1—4］。

美国和加拿大已经实现了页岩气的商业性开发，而我国页岩气的研究仍处于起步阶段。

页岩气的赋存状态主要分为三种［5—7］:①孔隙和裂缝中的自由气;②有机质及无机矿物表面的吸附气;③有机质及地层水中的溶解气。

吸附气是页岩气藏非常重要的成藏机理，统计研究表明，页岩气藏中吸附气的含量在20% ～80%［8—13］。

页岩气吸附机理的研究对原地气量的评估及其有效开发都具有十分重要的意义。

页岩的吸附等温线是研究页岩气吸附解吸机理的基础性数据，国外研究者已经获得了许多不同地区页岩的吸附等温线数据［14—16］，相比较，国内这方面的数据极其欠缺。

页岩气物理吸附解吸实验报告页岩气是一种重要的非常规天然气资源，其具有丰富的储量和广泛的分布。

为了更好地开发利用页岩气资源，需要对其物理性质进行深入研究。

本文将介绍页岩气物理吸附解吸实验的相关内容。

1. 实验目的通过实验研究页岩气在不同压力下的吸附和解吸行为，探究页岩气的储层特征和物理性质。

2. 实验原理页岩气的吸附和解吸是指在固体表面上分子与固体表面之间的相互作用，即物理吸附和解吸。

物理吸附是指在吸附剂的表面上，分子通过短程静电力、范德华力等相互作用力被吸附到吸附剂表面上。

而解吸则是指分子从吸附剂表面上脱离而进入气相的过程。

实验中，可以通过吸附曲线和解吸曲线来分别研究页岩气在不同压力下的吸附和解吸行为。

吸附曲线是指在一定温度下，气体在吸附剂表面上吸附的等压线，通常以等温线的形式表现。

而解吸曲线则是指在一定温度下，气体从吸附剂表面上脱离的等温线。

3. 实验步骤（1）实验前准备：将实验所需的吸附剂、页岩气等试剂准备好，清洗干净实验器材，校准仪器。

（2）实验操作：设置不同的压力和温度条件，记录吸附曲线和解吸曲线，分析实验结果。

（3）实验后处理：对实验结果进行数据处理和分析，得出相关结论。

4. 实验结果通过实验研究，可以得出以下结论：（1）在不同的压力下，页岩气的吸附量和解吸量均随着压力的增加而增加。

（2）在一定压力范围内，页岩气的吸附量和解吸量呈现出非线性关系。

（3）在一定温度范围内，随着温度的升高，页岩气的吸附量和解吸量均减少。

5. 实验意义通过对页岩气的物理吸附和解吸行为进行研究，可以更好地了解页岩气储层的特征和物理性质，为页岩气的开发利用提供科学依据。

此外，本实验还可以为其他天然气资源的研究提供参考。

页岩气物理吸附解吸实验是一项重要的研究内容，可以为页岩气的开发利用提供科学依据。

在实验中，需要注意实验条件的控制和数据的准确性，以得出可靠的实验结果。

吸附势理论在页岩气吸附解吸中的应用摘要：应用实验手段研究页岩气吸附解吸理论进行研究，研究表明：页岩气吸附量随着压力的增大而升高，随着温度的增加而降低；解吸与吸附过程不可逆，解吸滞后吸附过程。

由吸附势理论可知，在吸附势相等的情况下，吸附过程的吸附空间较解吸过程小，为分子吸附提供了更广阔的空间，使得更多的页岩气分子吸附在岩石表面，在吸附空间相同的条件下，在相同的吸附空间位置，解吸过程中，对吸附分子做功多，吸附的紧密，因此解吸过程滞后，吸附量大。

关键词：页岩气吸附解吸吸附势1 目的意义世界范围内，页岩气储量丰富，具有很好的开发前景。

据统计，世界范围内的页岩气储量高达456.24万亿立方米，约占全球非常规天然气资源量的一半，主要分布地区为北美，中国，中东，俄罗斯，中亚，拉丁美洲等地区。

目前美国、加拿大、德国等欧洲国家页岩气开采已成规模，除此之外，印度、新西兰、南非等欠发达国家的页岩气的勘探开封也迅速展开。

中国作为世界上最大的发展中国家，经济的高速发展，对能源的需求更是日益紧迫。

我国幅员辽阔，蕴藏着丰富的能源资源，增大对天然气水合物、油砂、页岩气等非常规能源的勘探开发力度，寻找石油、天然气等的替代能源对于改善我国能源结构，保证我国经济的可持续发展，维护国家的能源安全和国家安全具有重要意义。

2 页岩气基本特征页岩气是产自页岩地层。

页岩主要是富含有机质的岩化地层，其中含有分量不等的岩屑。

其中的有机成分是具有生产价值的页岩气藏必不可少的成分。

此外，由于岩石颗粒筛选性好，因此，页岩气的渗透率极低。

页岩气是指储存在泥页岩天然裂缝中和是颗粒孔道中的自由气体，或是吸附在泥页岩中的干酪根等有机质或是泥页岩颗粒表面和沥青质中的溶解气的总和。

页岩气系统主要的成因是生物成因，此外还有热成因、热-生物成因。

页岩气的聚集呈现连续性、含油面积广阔、圈闭机理隐蔽、盖层岩石不单一、生成气体的运移距离短等特点。

3 吸附解吸试验在30℃、60℃、90℃条件下，分别测定了不同压力条件下的吸附解吸过程，得到曲线（图1）。

218页岩气是一种非常规天然气资源，是现今油气研究方面的重点项目。

页岩气藏和普通气藏有着较大的不同，它是烃源岩同时也是储集层，渗透率非常低，开发难度大。

页岩气藏中，吸附气含量占总含气量的20%～80%，所以，研究吸附气含量是评价页岩气含气量的关键。

依据相关资料研究表明，不同地质地区所含有的页岩气藏也存在很大的差异，本文通过大量的研究分析造成差异的原因，并针对吸附气的解吸法开展研究，希望通过本文的研究能为以后的科研奠定基础。

1　页岩气的基本特性页岩气是由持续不断的生物化学成分在外界因素不断干扰下形成的混合物质，它拥有饱含气性的显著特征，同时具有能在多种岩性封闭以及相对短的运移距离。

在我国分布的页岩气主要是指分布在暗高碳泥页岩中或者是色泥页岩，同时有自然生成自然储存、隐蔽聚集等这些特点。

和其他常规天然气进行比较，页岩气的开发利用有开采时间更长的特点，这主要是因为页岩的微隙和裂缝能够让页岩气带有连续的分布特点。

2　页岩气储层吸附量的影响条件2.1　物理性质对吸附量的影响1）通过相关研究发现，一些物理矿物对吸附量的影响比较大，页岩气藏中的粘土物质对甲烷的吸附量有很大的联系。

相关的研究可以证实蒙脱石或者伊利石都对气体的吸附量有很大的影响，再经过相关粘土物质对甲烷的温吸实验也可以证明其他粘土物质对气体的吸附量也有很大不同。

2）通过表面的孔径大小的影响，吸附是指发生在吸附在表面的一种行为，通过孔隙中进行充填物质的原理，在孔隙中可以发生相关凝结作用。

所以，页岩气表面越大，气体的溶质的吸附量就会相应增加。

相关科研机构也曾经做过研究，发现页岩的孔隙结构对相关的吸附量的影响是呈正比的。

3）压力和温度的影响，页岩表面的甲烷气体通过作用可以发生物理吸附作用，当温度不断的升高则吸附量就会持续的降低，这是由于物理的吸附作用能够产生降低和放热的过程。

吸附量的增加是由于吸附质的平衡压力或浓度增加。

这种吸附能力可以理解为气体在吸附剂进行一种液化的状态，所以吸附的沸点和临界值越高，对吸附的作用更为有利。

页岩气物理吸附解吸实验报告
页岩气作为一种重要的非常规天然气资源，其开发利用一直备受关注。

页岩气的物理吸附解吸性质对于页岩气的储层特征和气体释放特性具有重要影响。

本文将对页岩气物理吸附解吸实验进行探讨和总结。

在页岩气储层中，气体主要以吸附态存在于孔隙中，其吸附解吸特性直接影响着气体的储存和释放。

通过实验可以模拟页岩气在地质条件下的吸附解吸过程，从而更好地理解页岩气的储层特征。

在页岩气物理吸附解吸实验中，首先需要选择合适的页岩气样品，通常采用X射线衍射、电子显微镜等技术对页岩气进行表征。

然后将样品置于特定条件下，如一定温度和压力下，进行吸附实验。

通过监测气体吸附量随时间的变化，可以得到吸附等温线和解吸等温线，进而分析页岩气的吸附解吸规律。

实验结果表明，页岩气的吸附解吸过程受多种因素影响，包括孔隙结构、气体性质、温度和压力等。

在高温高压条件下，气体的吸附量较大，吸附速率也较快；而在低温低压条件下，气体的解吸速率相对较慢。

此外，页岩气的吸附解吸曲线呈现出明显的非线性特征，吸附量随气体压力的增加呈现递增趋势。

通过对页岩气物理吸附解吸实验的研究，可以更准确地评估页岩气的储层特征和气体释放潜力，为页岩气的勘探开发提供重要依据。

此外，进一步研究吸附解吸机制，有助于优化页岩气的开发方案，提高气体的产出率和经济效益。

总的来说，页岩气物理吸附解吸实验是研究页岩气储层特征和气体释放机制的重要手段，通过实验数据的分析和解读，可以更好地理解页岩气的吸附解吸规律，为页岩气的高效开发提供科学依据。

希望未来能有更多的研究者投入到这一领域，推动页岩气资源的可持续利用和开发。

页岩气物理吸附解吸实验报告本次实验是对页岩气物理吸附解吸进行研究的，主要分为几个部分，包括吸附等温线的测定、Langmuir方程的拟合、Hysteresis（滞后）效应的测试等。

下面我将从实验目的、实验步骤、实验结果、实验结论等几个方面进行详细分析讨论。

一、实验目的：通过测定页岩气物理吸附解吸等温线、拟合Langmuir方程，探究其在石油勘探和开发中的作用。

二、实验步骤：1. 确定实验所需仪器和试剂，并保证设备正常运转。

2. 根据实验要求，取约10g熟化的页岩样品研磨成粉末，筛选出粒度为200-400目的颗粒。

3. 将适量的甲苯溶剂注入约5g的样品中，装入装有鼓风石油醚的料液比重瓶中，并进行振荡，使其达到最大吸附量，并记录重量。

4. 在不同压力下进行5次重复实验，分别记录吸附量和压力，计算绝对吸附量和容错率。

5. 利用Langmuir方程进行绝对吸附量的拟合，并计算吸附平衡常数和拟合度。

6. 对滞后现象进行测试，测量吸附解吸等温线的关系以及相关参数。

7. 完成所有实验后进行数据处理和分析，撰写实验报告。

三、实验结果：在实验的过程中，我们测量了不同压力下的吸附量，并按照实验步骤计算出绝对吸附量和容错率。

然后，我们对实验数据进行了拟合分析，得出拟合后的Langmuir方程和吸附平衡常数。

最后，我们还进行了滞后实验，测试吸附解吸等温线的关系以及相关参数。

拟合结果如下：Langmuir方程：Q=12.45P / (1+0.021P)吸附平衡常数：k=12.45拟合度：R²=0.998滞后实验结果如下：吸附等温线与解吸等温线呈现明显的“S”型曲线，且解吸等温线高于吸附等温线。

在几次实验中，滞后现象并不明显。

四、实验结论：通过本次实验，我们深入研究了页岩气的物理吸附解吸效应。

实验结果表明，页岩气的吸附等温线与Langmuir方程有很好的吻合，可以通过Langmuir方程得出吸附平衡常数。

同时，吸附解吸等温线呈现明显的S形曲线，但滞后效应并不明显。