页岩气藏吸附特征及其对产能的影响

页岩气藏中部分气体以吸附态存在,且受页岩性质和储集层条件的影响,吸附气约占总含气量的20%~85%.页岩吸附能力与有机质含量、矿物成分、储集层温度、压力和孔隙结构等因素有关。针对页岩气等温吸附特征（吸附曲线形状、Langmuir体积、Langmuir压力）,采用数值模拟方法,分析了吸附气对页岩气井产能的影响。结果表明,等温吸附曲线越接近于线性,Langmuir压力越高,吸附气解吸越容易,气井产出量越高;Langmuir体积越大,或者气藏中吸附气含量占气体储量的比例越高,页岩气井产能相对降低。     

甲基二乙醇胺脂肪酸酯提高矿物基础油的生物降解性和摩擦学性能

制备了甲基二乙醇胺正辛酸酯和甲基二乙醇胺油酸酯,采用润滑剂生物降解快速测定仪和四球试验机分别研究了这两种甲基二乙醇胺脂肪酸酯对400SN矿物基础油生物降性和摩擦学性能的影响,试验结果表明甲基二乙醇胺正辛酸酯和甲基二乙醇胺油酸酯明显促进了基础油的生物降解,提高了基础油的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）分析了磨斑的表面形貌及元素的化学状态,试验结果表明这两种甲基二乙醇胺脂肪酸酯在磨斑表面形成了由吸附膜和摩擦化学反应产生的Fe2O3 ,Fe3O4及含氮化合物的化学反应膜组成的复杂的边界润滑膜,从而提高了基础油的抗磨减摩性能。     

油酸二乙醇酰胺对润滑油在水-土体系中吸附行为的影响研究

采用振荡平衡法对含油酸二乙醇酰胺（简称ODEA）润滑油在水-土体系中的吸附行为进行研究,考察在水-土体系中含ODEA润滑油的吸附动力学特征及其吸附等温曲线。结果表明：润滑油及含ODEA润滑油均能较快地被土壤吸附,吸附动力学曲线符合Lagergren伪二级动力学方程,吸附等温曲线符合Freundlich和Henry吸附等温模型;ODEA可以抑制润滑油在土壤中的吸附量和吸附速率,ODEA质量浓度为4 mg/L时,抑制吸附效果最为显著。     

高30油藏二元复合体系化学剂的静态吸附

在高30高温油藏条件下,测定了固液界面吸附量和二元复合体系等温吸附曲线。结果表明,缔合聚合物HNT201-3和表面活性剂CDS-1在二元复合体系中的吸附规律和特征,都符合朗格缪尔等温吸附曲线。得出了聚合物的吸附平衡浓度为1000mg/L,表面活性剂吸附平衡浓度为0.05%,对驱油体系中各化学剂浓度的确定起到了指导作用。     

吸附树脂对山竹黄酮化合物吸附特性的研究

研究了S-8、LSA-5B、X-53种吸附树脂分离纯化山竹夹层中黄酮类化合物的静态吸附过程。吸附动力学实验表明树脂吸附速率较快,1.5h基本达到吸附平衡,符合拟二级动力学吸附方程,吸附速率常数:k_(X-5树脂)>k_(LSA-5B树脂)>k_(S-8树脂)。在等温条件下,LSA-5B树脂、S-8树脂对黄酮类化合物的吸附量随初始吸附浓度的变化遵循Langmuir和Freundich吸附等温方程,X-5树脂仅遵循Freundich吸附等温方程。3种树脂的吸附自由能ΔG<0,是自发吸附。     

生物炭对土壤中释放的石油类污染物的吸附

为探究不同来源生物炭对土壤释放到水中石油烃的吸附性能,选取麦秆炭、椰壳炭、稻壳炭和棉秆炭作为吸附剂。通过批量吸附实验,分别考察反应时间、生物炭投加量、pH值和溶液初始浓度对生物炭吸附石油烃性能的影响,并进行动力学和等温吸附拟合。结果表明：4种生物炭均有较高的比表面积,麦秆炭最大,达到729.12 m2/g。当溶液pH值为5、溶液初始质量浓度125.64 mg/L、稻壳炭投加量40 mg、其他生物炭投加量20 mg、反应5 h时,生物炭对石油烃的吸附效果达到最佳状态。4种生物炭对石油烃的吸附能力大小依次为麦秆炭、椰壳炭、稻壳炭、棉秆炭。准二级动力学模型能更好地描述4种生物炭的动力学过程,结果表明生物炭对石油烃的吸附为表面吸附和内部扩散等多种方式;Freundlich模型能够更好地反映等温吸附过程,结果表明生物炭对石油烃为多分子层吸附。     

变应力条件下气体吸附对煤岩渗流特性的影响

煤层气钻采及注气过程中,在外力扰动下煤岩所受到的轴向或环向载荷出现较大幅度的变化,在应力的变化过程中,煤岩内部的孔隙与裂隙处于动态变化过程,导致煤层的渗透率也发生动态变化,且不同气体的渗透率变化规律存在差异。以宁武盆地9号煤层为研究对象,运用自行研制的三轴渗流实验装置,分别利用非吸附性气体氦、吸附性气体甲烷和二氧化碳研究在增加围压过程中渗透率随有效应力的变化,以及增加轴压至煤岩破坏过程中渗透率—应变曲线与应力—应变曲线之间的关系。结果表明,在增加围压的过程中,初始阶段煤样对氦的渗透率最大,其次是甲烷,最后为二氧化碳;随着围压的增加,有效应力增加,渗透率降低;在煤岩轴向加载至破坏过程中,渗透率—应变曲线与应力—应变曲线的变化规律基本一致,但渗透率的变化滞后于应力的变化,且气体的吸附性越强,滞后效应越明显。     

中变气脱碳-变压吸附联合提取H_2和CO_2工艺中CO_2溶解度的测定

在模拟工业上采用N-甲基二乙醇胺(MDEA)脱除CO2(简称脱碳)装置的基础上,采取一系列改进措施,建立了一套实验室脱碳装置,弥补了工业脱碳过程中分析方法的不足,所得实验数据较为准确。在中变气脱碳-变压吸附(PSA)联合提取H2和CO2工艺条件下,测定了CO2在4.28mol/LMDEA水溶液中的溶解度。实验结果表明,实验值与文献值能够很好地吻合,实验装置及分析方法准确度较高,丰富了温度为70～120℃、压力为131～422kPa范围内CO2在MDEA水溶液中的溶解度数据;实验结果为中变气脱碳-PSA联合提取H2和CO2工艺提供了可靠的理论依据和设计参数,对该工艺的具体实施具有指导意义,并验证了提高解吸压力构想的可行性。     

石墨烯的制备及其对甲苯的吸附性能

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯,利用SEM,FTIR,XRD等分析方法对制得的石墨烯进行表征,选取挥发性有机物中的甲苯为研究对象,进行了石墨烯吸附甲苯的实验,讨论了吸附温度及初始浓度对吸附性能的影响。表征结果显示,制得的石墨烯具有较大的比表面积及较好的吸附性能。实验结果表明,相同初始浓度下,随着温度的升高,吸附带长度增加,吸附时间缩短,吸附量降低;同一吸附温度下,随着甲苯初始吸附浓度的增加,甲苯达到吸附饱和点的时间逐渐缩短,平衡吸附量逐渐增大。     

鄂尔多斯盆地深部煤层气吸附能力的影响因素及规律

煤层气等温吸附实验结果表明,煤层对甲烷的吸附能力主要受储层压力、温度的双重影响,过去的研究主要关注煤层气吸附量随埋深（压力）的增大而增大的变化趋势,而对深埋带来的温度升高导致煤层气吸附量减少则关注不够。为此,以鄂尔多斯盆地某深部煤层为例,进行煤层气高温、高压吸附实验,以研究其吸附量随埋深的变化趋势,从而指导煤层气资源评价与目标优选。结果表明：①等压条件下,煤层的甲烷吸附量随温度增高呈线性降低,高温、高压阶段温度增加引起的吸附量降低更为显著;②受温度和压力的综合作用,在较低温度、压力条件下压力对煤层吸附能力的影响大于温度的影响,在较高温度、压力条件下温度对煤吸附能力的影响大于压力的影响;③深部煤层气的吸附量随埋深增加呈快速增大、缓慢增大、逐步减小的变化趋势,最大吸附量深度为900～1 600 m。该认识有别于过去认为随深度增大煤层吸附量持续升高的传统观点。     

贵州织金地区龙潭组煤层等温吸附特征研究及应用

为了研究贵州织金地区上二叠统龙潭组煤层的吸附特征,通过等温吸附试验及煤质、煤岩分析对影响煤吸附特性的多种因素进行了分析,认为该煤层吸附性能较强,其吸附性能的主要影响因素为煤变质程度,其次为煤岩显微组分。利用等温吸附曲线估算了含气饱和度、临界解吸压力,并对采收率进行了预测,为织金地区煤层气的勘探开发提供了基础资料。     

储层条件下龙马溪组全直径页岩吸附实验

为了更加真实地反映储层条件下页岩的吸附特征,采用容量法原理建立了全直径页岩吸附实验流程,并在储层条件下开展了涪陵龙马溪组全直径页岩等温吸附实验。实验最高平衡压力达到原始储层压力。通过引入吸附相密度建立了三参数吸附模型,采用该模型对实验数据进行拟合,并获得了吸附特征参数,进而得到了吸附相体积及实际自由空间体积随压力的变化特征。研究认为,吸附实验曲线在高压下出现"下掉"现象,是由于计算吸附量时未考虑吸附相对自由空间体积的影响。现有煤页岩标准不能很好地应用于全直径页岩吸附平衡判断,建议尽快建立针对块状/全直径页岩吸附平衡的实验判定标准或规范。     

泥页岩储层等温吸附测试异常探讨

页岩气与煤层气的等温吸附特征既有相似性,又存在较大差异。目前页岩气等温吸附测试仍沿用煤层气相关测试规范,没有针对页岩气的等温吸附实验仪器。泥页岩储层等温吸附实验中普遍存在等温吸附曲线异常的现象,因此对常见的泥页岩储层等温吸附曲线异常现象进行了归纳,分析了导致异常的原因,并提出相应的改进建议。研究结果表明,在高压段,地层条件下由于甲烷处于超临界状态,吸附态气体不发生液化凝聚,造成测试曲线明显偏离Langmuir等温吸附模型,且特征参数失真,因而基于凝聚机理的Langmuir等温吸附模型在高压段不再适用,但该异常可通过模型改进或实验数据校正来消除;在低压段,通常由于泥页岩储层的吸附气含量远小于煤层气,而测试仪器精度难以满足要求,或泥页岩储层粘土矿物含量较高,在预处理中与水发生反应而影响吸附特征,可尝试通过增加测试样品量、预处理后充分脱水等方法来减少异常现象的发生。     

表面活性剂/盐/油酸甲酯模拟油体系协同效应机理研究

从油相性质和水相性质对具有一定亲水-亲油能力的表面活性剂在油水界面上吸附的影响出发,研究模拟油中的有机添加剂(有机酸、长链醇)和不同结构的原油酸性活性组分与外加表面活性剂之间以及不同亲水、亲油能力的二元混合表面活性剂之间在降低界面张力方面的协同效应.油相中的油酸甲酯通过改变外加表面活性剂在油、水相之间的分配而影响界面浓度,从而影响界面张力,随着油相中油酸甲酯浓度的增加,油相中有机活性物质与不同结构的外加表面活性剂之间的协同效应有正有负,协同效应是正还是负与具体的水相性质密切相关.提出了判别表面活性剂与模拟油中有机物降低界面张力方面协同效应正负的经验方法,用该经验方法得出的结果与实验结果完全一致.图6参7     

表面活性剂/盐/油酸甲酯模拟油体系协同效应机理研究

从油相性质和水相性质对具有一定亲水-亲油能力的表面活性剂在油水界面上吸附的影响出发,研究模拟油中的有机添加剂(有机酸、长链醇)和不同结构的原油酸性活性组分与外加表面活性剂之间以及不同亲水、亲油能力的二元混合表面活性剂之间在降低界面张力方面的协同效应。油相中的油酸甲酯通过改变外加表面活性剂在油、水相之间的分配而影响界面浓度,从而影响界面张力,随着油相中油酸甲酯浓度的增加,油相中有机活性物质与不同结构的外加表面活性剂之间的协同效应有正有负,协同效应是正还是负与具体的水相性质密切相关。提出了判别表面活性剂与模拟油中有机物降低界面张力方面协同效应正负的经验方法,用该经验方法得出的结果与实验结果完全一致。图6参7     

澳大利亚博文盆地薄煤层含气量测井评价方法及应用

以澳大利亚博文盆地为例,利用煤组的地质、测井及大量煤心实验分析数据,开展薄煤层含气量预测模型参数优选,采用回归分析法、等温吸附法及等温吸附校正法,分析含气量与固定碳、地层温度、压力、埋深及测井曲线之间的关系,建立了3个含气量评价模型,并进行了精细误差分析和方法优选。结果表明,光电吸收截面指数、补偿密度测井曲线和受围岩岩性影响小的地层温度、压力、埋深等属性参数适用于薄层测井解释,在薄煤层含气量评价中应用效果好。基于上述参数建立的3种评价模型中,等温吸附校正法含气量预测值与实测值吻合度高,适用于薄煤、泥、砂互层的地层特征;回归分析法可作为辅助模型用于验证未校正的等温吸附法在含气量大于20m3/t时误差较大,具有局限性。