页岩气吸附解吸步骤

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页岩气成藏机理及气藏特征

页岩气是泛指赋存于富含有机质的暗色页岩或高碳泥页岩中，主要以吸附或游离状态存在的非常规天然气资源。在埋藏温度升高或有细菌侵入时，暗色泥页岩中的有机质，甚至包括已生成的液态烃，裂解或降解成气态烃，游离于基质孔隙和裂缝中，或吸附于有机质和矿物表面，在一定地质条件下就近聚集，形成页岩气藏。

从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24xl0i2m3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源［1-6］。页岩气资源量占3种非常规天然气（煤层气、致密砂岩气、页岩气）总资源量的50%左右，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。

1.1 页岩气成藏机理

1.1.1 成藏气源

页岩气藏的生烃、排烃、运移、聚集和保存全部在烃源岩内部完成，页岩既是烃源岩、储层，也是盖层。研究表明，烃源岩中生成的烃类能否排出，关键在于生烃量必须大于岩石和有机体对烃类的吸附量，同时必须克服页岩微孔隙强大的毛细管吸附等因素。因此，烃源岩所生成的烃类只有部分被排出，仍有大量烃类滞留于烃源岩中。

北美地区目前发现的页岩气藏存在3种气源，即生物成因、热成因以及两者的混合成因。其中以热成因为主，生物成因及混合成因仅存在于美国东部的个别盆地中，如Michigan盆地Antrim生物成因页岩气藏及Illinois盆地NewAlbany混合成因页岩气藏［2l］。

1.1.2 成藏特点

页岩气藏中气体的赋存形式多种多样，其中绝大部分是以吸附气的形式赋存于页岩内有机质和黏土颗粒的表面，这与煤层气相似。游离气则聚集在页岩基质孔隙或裂缝中，这与常规气藏中的天然气相似。因此，页岩气的形成机理兼具煤层吸附气和常规天然气两者特征，为不间断充注、连续聚集成藏（图l-l）。 2

解吸过程

解吸过程

在气液两相系统中，当溶质组分的气相分压低于其溶液中该组分的气液平衡分压时，就会发生溶质组分从液相到气相的传质，这一过程叫做解吸或蒸出。例如被吸收的气体从吸收液中释放出来的过程。

解吸与吸收都是在推动力作用下的气、液相际间的物质传递过程，不同的

是两者的传质方向相反，推动力的方向也相反。所以解吸被看做是吸收的逆过程，由此可得 知，凡有利于吸收的操作条件对解吸都是不利的，而对吸收不利的操作条件对解吸则是有利 的。吸收过程的各种计算方法原理都可相应的运用于解吸计算中。

在化工生产中解吸和吸 收往往是密切相关的。为了使吸收过程所用的吸收剂，特别是一些价格较高的溶剂能够循环 使用，就需要通过解吸把被吸收的物质从吸收液中分离出去，从而使吸收剂得以再生。此外 ，要利用被吸收的气体组分时，也必须解吸。至于在石油化工生产中把所吸收的轻烃混合物

分离成几个馏分或几个单一组分，如何合理地组织吸收—解吸流程方案就更加重要。在石 油化工，天然气加工过程中广泛应用吸收、解吸过程。

解吸可通过不同的方式进行，但无 论哪一种方式，都是为了创造从液相到气相的传质有利条件 (y＜y * 或p＜p * )。常用的解 吸方式有负压解吸、解吸剂 (如惰性气体、水蒸气)作用下的解吸、加热解吸以及这些方式的 联合。降压、负压和解吸剂的作用都是为了降低组分在气相的分压，也就是减小 y(或p)；加 热的作用则是升高温度，使气相平衡浓度 y * (或平衡分压p * )增大，从而提高解吸推动力 (y * -y)或(p * -p)。推动力越大，解吸越容易进行。 一、解吸的方式

1. 降压和负压解吸

降压是一种常用的解吸方法，特别适用于加压吸收之后的解吸。这时只需把吸收液降至常压，解吸就可进行到相当的程度，有时为了使组分充分解吸，需要进一步降至负压。如果吸收压力为常压，解吸就需在负压条件下进行。对于单组分的吸收—解吸过程，若忽略吸收和解吸的热效应，则吸收和解吸的温度相等，吸收时的相平衡线和解吸时的相平衡线重合为一条直线。在吸收剂不挥发的降压解吸系统中，气相只存在溶质组分，其摩尔分数等于

页岩气返排液处理方法

页岩气的生产过程中会产生大量的返排液（flowback water），返排液中含有多种化学物质和杂质，需要经过处理才能安全地进行处理或排放。以下是常见的页岩气返排液处理方法：

1. 沉淀池处理：将返排液暂时存放在沉淀池中，利用重力作用使悬浮物沉淀到底部。然后，清除沉淀物，并将清水排放或进行进一步的处理。

2. 过滤处理：使用过滤器或纤维滤料过滤返排液，去除悬浮物和颗粒物。过滤后的液体可以更安全地处理或排放。

3. 活性炭吸附：将返排液通过活性炭床，活性炭具有吸附有机化合物和其他污染物的能力。这种方法可以有效去除有机物质和某些化学物质。

4. 反渗透：使用反渗透膜过滤返排液，以去除其中的溶解性盐和有机物。这种方法可以产生高质量的水，可以用于再利用或安全排放。

5. 化学处理：使用化学产品对返排液进行处理，包括调整pH值、添加凝聚剂和氧化剂等。这些化学品能够帮助去除污染物并促进沉淀和过滤过程。

6. 生物处理：利用微生物或生物反应器对返排液中的有机物进行降解。这种方法可以有效地去除有机物质并将其转化为更稳定和安全的产物。

以上方法可以单独或结合使用，根据特定情况选择适合的处理方法。为了确保返排液的安全处理，需要进行相应的监测和测试，并遵守相关的环保法规和标准。

第２４卷第２期　Ｖｏ１．２４　Ｎｏ．２　四川文理学院学报　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｒｔｓ　ａｎｄ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　２０１４年３月　Ｍａｒ．２Ｏ１４　

页岩气吸附作用研究进展　

高拉凡，王倩倩，尹　帅，郑莲慧，汪业勇，李　辉　

（成都理工大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室，四川成都６１００５９）　

摘要：综述了美国页岩气产量、丰度和储层孔径范围以及我国南方部分地区页岩气丰度和储层孔径范　围，两者大体相当．我国待开发页岩气主要以游离态及吸附态存在，吸附态主要吸附在有机质和无机粘土矿物　固体表面，分析了微观物理吸附的实质为分子问吸附力和吸附势的作用，这可以解释不同固体对各种吸附分子　吸附的差异．论述了温度和压力、粘土矿物和ＴＯＣ　、Ｒ　、水介质对页岩气吸附的微尺度影响研究进展，最后指　出加强页岩气微观研究的不足及具有的深远意义．　关键词：页岩气；甲烷；吸附作用；研究进展　

中图分类号：ＴＥｌ２２　文献标志码：Ａ　文章编号：】６７４－－５２４８（２０１　４）０２一ＯＯ６Ｏ—Ｏ５　

０　引言　

美国页岩气成功开发引领世界热潮，表明占　沉积岩体积５５　９／６的泥页岩不是禁区，Ｌ　该国２０１０　

年页岩气产量１３７８×１０　ｍ。，约为２０００年的ｌＯ　

倍（１２２×１０。ＩＴＩ。），页岩气储层纳米级孑Ｌ隙直径　

（孔径）范围５～１６０ｎｍ，主体８０～１００ｎｍ；沃斯堡　盆地巴涅特页岩（Ｂａｒｎｅｔｔ　ｓｈａｌｅ）在美国开发最　

早，最具成功代表性，２Ｏｌ０年页岩气产量４１２×　

１０。ＩＴＩ。，约为１９９８年的４Ｏ倍（９．７×１０　ｍ。），页岩　

纳米级孔径范围５～１００ｎｍ；中同页岩气地质资　

源量约１００×１０他ｍ。，可采资源量１５×１０　～２５×　１０　ＩＴＩ。，其中四川威远地区实测页岩气资源丰度　

３×１０　～３．２×１０　１ＴＩ。／ｋｉｎ　，与美国相当（２×ｌ０　～　

８×１０　ｍ。／ｋｉｎ　），　＿２　Ｉ威２０１井志留系页岩显示孔　径范围５￣３００ｎｍ，主体８Ｏ～２００ｎｍ，【３ｌ也与美国