Экспериментальное исследование взаимосвязи между размера частиц и сорбционная емкость метана в сланца

Сланец — глина рок с тонкий лист постельных принадлежностей структуры, которая служит как источник рок сланцевого газа и водохранилище. Shale имеет сильный анизотропии, состоящий из поры и микрон нано -, и graptolite окаменелости являются общепризнанным^1,2,3.

Сланцевый газ коммерчески эксплуатируется в пластину Янцзы, Южный Китай. Как система нетрадиционного газа, которая служит источником рок и резервуар для метана Сланцевый газ является производным от органического вещества в пределах сланцев через биогенных и/или термогенный процессов^4,5. Природный газ Магазины в водохранилищах находятся в одной из трех форм: свободный газ в поры и трещины, адсорбированные газа на поверхности органического вещества или неорганических минералов и растворенных газов в битум и воды^6,7. Предыдущие исследования показывают, что адсорбированных газ приходится 20-85% всего газа в сланца образований⁶. Таким образом, исследование адсорбции потенциала сланцевый и его контроля факторы важны для разведки и разработки сланцевого газа ресурса.

Метан адсорбционной способностью сланцев широко признается как существенно колеблется с температуры, давления, влажности, зрелости, минеральный состав, органического вещества и удельная поверхность^{1,4,5 6, ,7}; и предыдущие исследования подтвердили больше и яснее корреляции между внешних факторов, таких как температуры, давления и влажности и метана адсорбции.

Однако исследования о взаимосвязи между внутренние факторы, как размер частиц и адсорбции метана являются спорными. Цзи Кан и предполагают, что метан адсорбционной емкостью же сланцев образцов увеличивается с уменьшением размера частиц^8,14, тогда как Rupple и Чжан считают отношение между размером частиц и адсорбции ограниченной на основании изотермический адсорбции кривых^9,10,11. Кроме того без стандартов для протокола оценки адсорбции сланцевого газа, лаборатории в Китае обычно применяют угольной адсорбции оценки протоколы для оценки сланцевого газа адсорбции. Чтобы прояснить взаимосвязь между размером частиц и адсорбции, а также исследовать зону перспективные исследования, мы получили образцы сланца из толстых морской сланцевых месторождений Wuling Sag в верхней пластине Янцзы. Гравиметрическая сорбции анализатор был применен для проведения изотермический адсорбции experimentand получить взаимосвязь между размером частиц и адсорбции.

Объемные и гравиметрические методы являются основные методы, используемые для проверки изотермических адсорбции сланцев. Объем является ключевым параметром объемным методом, который легко пострадавших от температуры и давления^12,,1314. Из-за неопределенности в анализ ошибок совокупный распространения в прямых измерений с использованием количественного метода для расчета суммы адсорбции приводит к большой ошибки в результатах измерений, который заставляет аномальные адсорбции изотерма^{14 ,15}. По сравнению с объемным методом, гравиметрического метода требует меньше параметров и результатов в небольшие ошибки: потому что массы сохраняется, вес и масса гравиметрического метода не влияет на температуру и давление¹². Он считается более научных и точный метод измерения theadsorption количество адсорбции в настоящее время.

Гравиметрическая сорбции анализатор используется в этом эксперименте, который имеет максимум испытания давлением до 70 МПа (700 бар) и температуре 150 ° C. Слишком низкая температура и давление, создаваемое старых аппарат toaccurately моделировать температура и давление формирования глубоко под землей. Ключом к использованию аппарат анализа сорбции достигает баланса магнитная подвеска для точного взвешивания образец материала, с точностью 10 мкг. Аппарат принимает циркулирующего режиме нагрева нефти ванна и диапазон температур может управляться на долгое время в пределах 0,2 ° C. Точность старого аппарата является низким, и таким образом ошибка будет больше, чем полученные с новыми инструментами. Экспериментальной операции выполняются с помощью программного обеспечения, представленной аппарата. Операционная система будет регулярно обновляться, чтобы убедиться, что анализ близка к фактической подземных условиях¹².

Магнитная подвеска баланс (MSB) используется в гравиметрический метод для проверки изотермических адсорбции метана сланцев без прямого контакта между образцом и оборудования, в нормальной температуре и давлении. Образец помещается в бассейне измерения, в котором масса образца могут быть переданы на баланс через бесконтактный подвеска, сцепление механизм^12,13. Под баланс есть приостановлено магнит, контролируется специально разработанный контроллер, который позволяет свободного подвеса ниже постоянного магнита. Постоянный магнит соединяет датчик положения и контейнера образца с соединительной рамы. Функция сцепления кадра является пара или отделить контейнера образца в постоянный магнит подвеска стержня^14,15,16.

Наши измеренных образцов являются черный органических богатые сланцы, депонируется в морской фации формирования длинные макси, Нижняя Силурийский в даочжэнь, провинция Гуйчжоу. Область исследований находится в Wuling Sag, верхняя плита Янцзы, которая граничит Сычуань бассейна на северо-западе и тектонической зоны Сюэфэн горы к юго-¹⁷. Wuling Sag является структурной передачи и переходной зоны между Сычуань бассейна и тектонической зоны Сюэфэн горы, который получен мелководье-глубоководная шельфовых месторождений, и морской черный сланец широко был разработан в начале силурийских; sag была затем сильно накладывается тектонические события как движение Индо-Китая, Яншань движение и движение гималайский, которая сформирована многоступенчатая складки, разломов и несогласий¹⁸. Морских черного сланца в Wuling Sag значительно влиянием сложных геологических условиях, которые сформированы запасы сланцевого газа. Как структурных передачи зоны sag это сладкое пятно для сланцевого газа, который характеризуется слабее деформации, лучше сланцевого газа поколения и сохранения условий и лучшего соответствия природных переломов ловушки¹⁹.

Высокого давления сорбции измерения проводятся основе стандартизированной процедуры с руководством изотермический адсорбции аппарат протокола, который всесторонне разработана на несколько публикаций^{10,11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16}. Изотермическая адсорбции эксперименты были завершены в ключ Лаборатория сланцевой нефти и газа расследования и оценки Китайской академии наук о земле. Гравиметрические измерения осуществляется с магнитной подушке баланса (MSB) производится в четыре этапа: пустой измерения, предварительной обработки, плавучесть измерения и адсорбции и десорбции (рис. 1, рис. 2).