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《东北石油大学》 2014年
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不同类型泥页岩吸附能力定量表征研究

曾芳  
【摘要】:北美页岩气勘探开发成功实例掀起了全球页岩研究热潮。据统计,全球页岩气可采资源为456×1012m3,其中我国可采资源为(15~20)×1012m3,潜力巨大。页岩气是指自生自储、赋存在页岩纳米级孔隙中连续聚集的天然气,吸附态作为页岩气的主要构成部分,可占页岩气量的20%~85%,对页岩气的勘探开发具有重大意义,一方面吸附气直接组成了页岩气含气量,另一方面影响着页岩气开采周期及产率递减速率等。中国富有机质泥页岩按沉积环境可分为海相、海陆过渡相、湖相泥页岩,由于三类泥页岩沉积环境不同、有机质母质不同、成岩演化、有机质演化差异致使各类泥页岩吸附能力都有较大差异。 本次研究针对不同沉积相类型泥页岩,将泥页岩样品分为海相、海陆过渡相、湖相三种类型,分别进行了等温吸附实验、全岩X衍射实验、TOC岩石热解实验,对实验结果进行分析对比,分析吸附剂(有机质、粘土矿物、其他矿物)、吸附质、外界因素(温度、压力、湿度等)对泥页岩吸附能力的影响,并筛选出泥页岩吸附能力主控因素,参与泥页岩吸附模型的建立过程中,结合Langmuir理论、吸附势理论、微孔充填理论分别拟合,得到不同类型泥页岩吸附模型,并将吸附模型运用到伊通盆地南部(鹿乡断陷与莫里青断陷)双阳组及中国主要盆地主要层位中。结果表明吸附剂中有机质、粘土矿物是主要的吸附剂,与泥页岩吸附能力呈正相关关系,吸附质分子存在竞争性,已开采页岩气以干气为主,成分主要是CH4,本次实验采用单分子进行实验,暂不考虑该因素,外界因素中温度、压力对吸附能力有较大影响,应参与建模,湿度对吸附能力有一定影响,考虑到平衡湿度下,湿度对吸附能力影响有限,湿度不参与建模,因此建模的参数有有机质、粘土矿物、温度、压力。用吸附模型对不同类型泥页岩吸附能力进行拟合,结果表明不同吸附模型拟合效果差异较大,多吸附剂Langmuir模型较好,微孔充填次之,吸附势较差;不同类型泥页岩吸附能力差别较大,整体来看过渡相泥页岩吸附能力最强,海相泥页岩次之、湖相泥页岩吸附能力最弱,另外泥页岩中有机质、粘土矿物均有吸附能力,在有机质丰度较低时,粘土矿物吸附能力对泥页岩的吸附有较大的贡献。运用模型计算伊通盆地南部双阳组吸附量为5.38×103亿方,对全国主要盆地主要层位吸附能力进行预测,泥页岩中吸附能力比较可观,数值结果上显示海相吸附能力与过渡相吸附能力相当,湖相较小,进一步结合生气量,计算泥页岩的吸附量对泥页岩资源评价及开发方案设计都有重大意义。
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:P618.13

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【参考文献】
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