页岩纳米孔隙分形特征及其对甲烷吸附性能的影响

作者：陈磊; 姜振学; 温暖; 高凤琳; 王朋飞; 纪文明; 姜伟佳

来源：科学技术与工程, 2017, 17(02): 31-39.

DOI：10.3969/j.issn.1671-1815.2017.02.006

• 页岩气
• 分形维数
• 吸附性能
• 氮气吸附
• 四川盆地

为了更好地了解页岩纳米孔隙特征及其对甲烷吸附性能的影响,对四川盆地上三叠统须五段的6个页岩样品进行了分形分析。通过对氮气吸附/解吸等温线的分析表明,页岩在相对压力为00.5和0.51时具有不同的吸附特征。利用Frenkel-Halsey-Hill(FHH)方程计算得到两个分形维数D1和D2。甲烷的吸附性能随着D1和D2的增加而增强,其中D1对吸附有着更显著的影响。进一步研究表明,D1代表由于页岩表面不规则性产生的孔隙表面分形特征;而D2代表的是孔隙结构分形特征,其主要受页岩组分(有机碳含量、石英、黏土矿物等)和孔隙参数(平均孔径、微孔含量等)控制。更高的分形维数D1对应更不规则的孔隙表面,为甲烷吸附提供更多的空间。而更高的分形维数D2代表更复杂的孔隙结构以及孔隙表面更强烈的毛细凝聚作用,进而增强甲烷的吸附能力。因此,页岩孔隙表面越不规则,孔隙结构越复杂,甲烷吸附能力越强。

• 单位
  中国石油大学（北京）; 油气资源与探测国家重点实验室