Experimentelle Studie über den Zusammenhang zwischen Korngröße und Methan Sorption Kapazität in Schiefer

Schiefer ist ein Ton-Felsen mit einem dünnen Blech Bettwäsche-Struktur, die als Quelle Schiefergestein Gas und ein Reservoir dient. Schiefer hat eine starke Anisotropie bestehend aus Mikron-nanoskalige Poren und Graptolite Fossilien sind allgemein anerkannte^1,2,3.

Schiefergas ist in der Yangtze-Platte, Südchina kommerziell verwertet. Schiefergas ist ein unkonventionelles Gas-System, das als eine Quelle-Rock und ein Reservoir für Methan dient, aus der organischen Substanz innerhalb der Schiefer durch biogene und/oder thermogene Prozesse^4,5abgeleitet. Erdgas-Geschäften in Reservoire sind in einer der drei Formen: freies Gas in Poren und Frakturen, adsorbiert Gas auf der Oberfläche von organischen Stoffen oder anorganischen Mineralien und Gas in Bitumen und Wasser^6,7aufgelöst. Früheren Studien zufolge 20-85 % des gesamten Gases in Schiefer Formationen⁶adsorbierten Gas entfallen. Daher auf die Aufnahmekapazität des Schiefers Forschung und seine steuernden Faktoren sind für die Erforschung und Entwicklung von Shale Gas Ressourcen von Bedeutung.

Die Methan-Adsorption-Fähigkeit des Schiefers ist weithin anerkannt als erheblich je nach Temperatur, Druck, feuchte, Reife, mineralische Zusammensetzung, organischer Substanz und spezifische Oberfläche^{1,4,5 ,6,7}; und frühere Studien haben einen größeren und deutlicher Zusammenhang zwischen externen Faktoren wie Temperatur, Druck und Feuchtigkeit und Methan Adsorption bestätigt.

Jedoch Studien über den Zusammenhang zwischen intrinsischen Faktoren wie Partikelgröße und Adsorption von Methan sind umstritten. Kang und Ji deuten darauf hin, dass sich die Methan-Aufnahmekapazität des gleichen Schiefer Proben steigt mit einem Rückgang der Partikel Größe^8,14, während Rupple und Zhang die Relevanz zwischen der Partikelgröße und Adsorption glaube beschränkt basierend auf der Isothermen Adsorption Kurven^9,10,11. Darüber hinaus gelten die Laboratorien in China ohne Standards für ein Schiefer Gas Adsorption Auswertung Protokoll in der Regel die Kohle Adsorption Bewertung Protokolle für die Bewertung der Shale Gas Adsorption. Zur Klärung der Beziehung zwischen Partikelgröße und Adsorption, sowie eine prospektive Untersuchung Zone zu untersuchen, haben wir aus den dicken marine Schiefer-Lagerstätten der Wuling Sag in der oberen Platte des Yangtze Schiefer Proben erhalten. Eine gravimetrische Sorption Analyzer galt der Isothermen durchzuführen Adsorption Experimentand erhalten die Beziehung zwischen der Partikelgröße und Adsorption.

Die Volumetrische und gravimetrischen Methoden sind die wichtigsten Methoden verwendet, um die Isothermen Adsorption von Schiefer zu testen. Volumen ist der entscheidende Parameter für die volumetrische Methode, Temperatur und Druck^12,13,14leicht betroffen ist. Wegen der Unsicherheit bei der Fehleranalyse führt die kumulative Ausbreitung im direkten Messungen der Volumetrische Methode für die Berechnung der Adsorption Beträge zu einem großen Fehler in der Messergebnisse, wodurch eine abnorme Adsorption Isotherm^{14 ,15}. Im Vergleich zur volumetrischen Methode, die Gravimetrische Methode erfordert weniger Parameter und führt kleinere Fehler: weil die Masse erhalten wird, das Gewicht und die Masse der gravimetrischen Methode sind nicht betroffen von der Temperatur und Druck¹². Es gilt als eine wissenschaftliche und präzise Methode zur Messung der Theadsorption Betrag der Adsorption im Moment.

Eine gravimetrische Sorption Analyzer dient in diesem Experiment hat ein Maximum testen Druck von 70 MPa (700 Bar) und Temperaturen von 150 ° C. Die Temperatur und Druck durch ältere Geräte sind zu niedrig Toaccurately zu simulieren, die Temperatur und Druck der tief unter der Erde Bildung. Der Schlüssel zur Verwendung einer Sorption Analyse Apparatur erreicht die magnetischer Aufhängung Waage zum Wiegen genau des Probenmaterials mit einer Genauigkeit von 10 µg. Das Gerät nimmt einen zirkulierende Öl Bad Heizung Modus und der Temperaturbereich kann gesteuert werden, für eine lange Zeit innerhalb von 0,2 ° C. Die Genauigkeit eines alten Apparates ist gering, und damit wäre des Fehlers größer als der neuere Instrumente. Die experimentellen Operationen werden mit der Software zur Verfügung gestellt durch den Apparat durchgeführt. Das Betriebssystem wird regelmäßig aktualisiert, um sicherzustellen, dass die Analyse in der Nähe der eigentlichen unterirdischen Bedingungen¹²ist.

Ein magnetischer Aufhängung Gleichgewicht (MSB) wird in der gravimetrischen Methode verwendet, um das Methan Isothermen Adsorption von Schiefer ohne direkten Kontakt zwischen der Probe und der Ausrüstung, bei normaler Temperatur und Druck zu testen. Die Probe befindet sich im Mess-Pool, in denen das Gewicht der Probe auf das Gleichgewicht durch eine berührungslose Aufhängung Kupplung Mechanismus^12,13übertragen werden kann. Unter das Gleichgewicht ist eine abgehängte Magnet, gesteuert durch einen speziell entwickelten Controller, der frei des Permanentmagneten unten aufgehängt. Der Permanentmagnet verbindet der Lagesensor und der Probenbehälter mit der Kupplung Rahmen. Die Funktion des Rahmens Kupplung ist zu koppeln oder entkoppeln den Probenbehälter zu den Permanentmagneten Aussetzung Stab^14,15,16.

Unsere gemessenen Proben sind schwarze Bio-reiche Schiefer in marine Fazies der langen Maxi Bildung, untere Silurian in Daozhen, Provinz Guizhou hinterlegt. Das Forschungsgebiet ist in Wuling Sag, Oberplatte Yangtze, die durch das Sichuan-Becken im Nordwesten und Karina tektonischen Bergzone zum Südwesten¹⁷grenzt. Wuling Sag ist eine strukturelle Transfer und Übergangszone zwischen dem Sichuan-Becken und Karina tektonischen Bergzone, die flach-Tiefsee-Regal-Einlagen erhalten, und marine schwarzem Schiefer wurde während der frühen Silur weit entwickelt; die Durchbiegung wurde dann stark überlagert durch tektonische Ereignisse wie die Indo-China Bewegung, Yanshan Bewegung und Himalaya-Bewegung, die mehrstufige Falten, Störungen und Diskordanzen¹⁸gebildet. Die marine schwarzem Schiefer in Wuling Sag wurde deutlich durch die komplexen geologischen Bedingungen beeinflusst die Schiefergasvorkommen gebildet. Als eine strukturelle transfermarkt ist die Nachgiebigkeit der Sweet Spot für Schiefergas, charakterisiert durch eine schwächere Verformung besser Shale-Gas-Generation und Erhaltungsbedingungen und eine bessere natürliche Fraktur Anpassung der fallen¹⁹.

Hochdruck-Sorption Messungen sind basiert auf einem standardisierten Verfahren mit der Führung des Protokolls Isothermen Adsorption Apparat durchgeführt, die umfassend auf ist, in mehreren Publikationen^{10,11 ausgearbeitet worden , 12 , 13 , 14 , 15 , 16}. die Isothermen Adsorption Experimente wurden in der Key Laboratory der Shale Oil und Gas Untersuchung und Bewertung von der Chinese Academy of Geosciences abgeschlossen. Eine gravimetrische Messung durchgeführt mit magnetischer Aufhängung Bilanz (MSB) erfolgt in vier Schritten: eine Blindprobe vermessen, Vorverarbeitung, eine Messung Auftrieb und eine Adsorption und Desorption Messung (Abbildung 1, Abbildung 2).