粒子径と頁岩中のメタン吸着容量との関係に関する実験的研究

頁岩は、頁岩ガス根源岩と貯水池の両方として機能する構造を寝具の薄いシートで粘土岩です。頁岩は、ナノ ・ ミクロン スケールの毛穴から成る強力な異方性と筆石化石が一般に認められた^1,2,3。

シェールガスは、揚子江プレート、中国南部で商業的悪用します。根源岩とメタンのための貯蔵として機能する非在来型ガス システムとして頁岩ガスは生物起源および/または熱分解プロセス^4,5を介して頁岩中の有機物から派生されます。貯水池の天然ガス店、3 つの形式のいずれかで: 毛穴や骨折、遊離ガス有機物や無機鉱物の表面にガスの吸着し、溶存アスファルトと水^6,7ガス。以前の研究では、吸着ガス頁岩形成⁶の合計ガスの 20-85% を占めていることを示唆しています。したがって、頁岩の吸着能力に関する研究し、その決定要因は探査と頁岩ガス資源の開発に重要です。

頁岩のメタン吸着能力は、温度、圧力、湿度、成熟度、鉱物組成、有機物および表面積^{1,4,5 大幅変動として広く認識されています。 ,6,7};以前の研究は、温度・圧力・湿度とメタン吸着のような外部要因のより大きくより明確な相関を確認しました。

しかし、内的因子との相関に関する研究のように粒径、メタン吸着が物議を醸す。カンと寺が示唆された粒子サイズ^8,14, の減少と同じ頁岩サンプル増加のメタン吸着容量ラップルと張粒と吸着の関連性を信じているに対し限定等温吸着曲線^9,10,11に基づきます。さらに、プロトコル評価頁岩ガスの吸着のための基準がなければ中国の研究所は通常頁岩ガス吸着の評価のための石炭吸着評価プロトコルを適用します。粒子サイズと、吸着との関係を明らかにするだけでなく、将来探検ゾーンを調査に上部の揚子江プレートで菱サグの厚い海洋頁岩堆積物から試料を取得しました。重量収着分析が適用された行う等温吸着院内取得粒と吸着との関係。

体積と重量メソッドは、頁岩の吸着等温線をテストするために使用する主な方法です。ボリュームは、温度と圧力の^12,13,14によって容易に影響を受ける体積法の重要なパラメーターです。エラー分析の不確実性のため直接測定体積による吸着量を計算するための累積的な伝搬測定結果に大きな誤差が原因で異常な吸着等温線^{14 につながる ,15}。容積法と比較して、重量法少ない数のパラメーターが必要です、小さいエラーの結果: 質量は保存されているため重量と重量法の質量、温度の影響を受けません、¹²の圧力します。それは現時点では吸着吸着量を測定するためのより科学的かつ正確なメソッドと見なされます。

重量吸着アナライザーは 70 MPa の圧力をテストは、この実験で使用 (700 バー) と 150 ° C の温度低すぎると温度・圧力のより古い装置によって生成された走路温度と地下深部の形成の圧力をシミュレートします。収着分析装置を使用してキーは、試料を 10 μ の精度で正確な計量のため磁気浮上天秤を達しています。装置は循環油風呂暖房モードを採用し、0.2 ° C 以内に長い時間、温度範囲を制御できます。古い装置の精度が低いとこのようにエラーが新しい楽器を用いてより大きくなります。実験操作は、装置によって提供されたソフトウェアで実行されます。オペレーティング システムは、分析に近い地下実態¹²確保するため定期的に更新されます。

磁気浮上天秤 (MSB) は、常温、常圧でサンプルと、機器間の直接接触することがなく頁岩のメタン等温吸着をテストする重量法で使用されます。サンプルは、カップリング機構^12,13非接触懸濁液を通してバランスを送信できるサンプルの重量を測定のプールに配置されます。バランスの下で中断された磁石、永久磁石の下の無料の懸濁液を可能にする特別に設計されたコント ローラーによって制御があります。永久磁石カップリング フレーム位置センサーとサンプル コンテナーに接続します。結合フレームの機能は、カップルまたは永久磁石の懸濁液棒^14,15,16にサンプル容器を分離することです。

私たちの測定サンプルは、長いマキシ層、シルル タオチェン、貴州省での海洋相の黒色有機性豊富な頁岩です。研究領域は、五菱サグ、北西および南西¹⁷たとひ山断層の四川盆地に隣接して上の揚子江プレートです。五菱 Sag は構造の転送および四川盆地と浅い深い海陸棚を受信すると、たとひ山断層間の移行帯と海洋の黒色頁岩が初期のシルル紀の中に開発された広くサグのテクトニック イベントのインドシナの動き、燕山運動形成多段ひだ、断層、不整合¹⁸ヒマラヤの動きなどによって、強く重ね合わせ。五菱サグで海洋の黒色頁岩は、頁岩ガスの埋蔵を形作った複雑な地質条件によって大幅に影響されています。構造転送ゾーンとして、サグは弱い変形より良い頁岩ガス生成と保存条件とトラップ¹⁹の一致するよりよい自然破壊によって特徴付けられる頁岩ガスの探査用のスイート スポットです。

高圧吸着測定はいくつか出版物^10,11を総合的に詳述されている等温吸着装置プロトコルの指導と標準化された手順に基づいて行われます^{,12,13,14,15,16}します。 キー研究所のシェール オイルとガス調査と地球科学の中国アカデミーの評価で等温吸着実験を行った。重量測定磁気浮上天秤 (MSB) で実施は 4 つのステップで実行されます: 空白の測定、前処理、浮力測定と吸着・脱離の測定 (図 1、図 2)。