水蒸气吸附法和氮气吸附法在表征页岩孔隙结构中的对比分析

为了给页岩孔隙结构的表征和研究提供新的思路,分别采用水蒸气吸附法和低温氮气吸附法对美国俄克拉荷马州伍德福德(Woodford)页岩区带的泥盆系富含有机质页岩样品的微观孔隙结构进行了实验研究,对比分析了页岩水蒸气吸附和氮气吸附机理,计算比较了页岩的比表面积、孔径分布等孔隙结构参数。结果表明：①页岩的水蒸气吸附和氮气吸附曲线具有相似的变化特征,都属于Ⅱ型曲线;②随着相对压力的增加,水蒸气和氮气吸附等温线上升缓慢,在页岩孔隙中出现了单层吸附、多层吸附和毛细孔凝聚现象;③水蒸气和氮气吸附解吸曲线均不重合,出现了滞后现象;④水蒸气吸附测得的页岩比表面积比氮气吸附测得的比表面积大,这是因为水蒸气分子较小可以进入更多的微孔隙,水蒸气具有极性很容易被吸附到页岩中黏土颗粒的表面,从而与黏土颗粒表面的阳离子形成结合水;⑤水蒸气吸附法计算的孔径分布主要在中孔和大孔范围内,而氮气吸附法的计算结果包含着微孔、中孔和大孔,另外,在计算孔径分布时还需要考虑吸附层的影响。