高演化富有机质页岩和高煤阶煤中甲烷吸附—扩散性能的实验分析

【摘要】：煤/页岩中甲烷的吸附—扩散性能是煤层气/页岩气资源评价的关键参数之一。通过对晋城矿区寺河井田二叠系山西组3号煤层样和华南古生界下志留统龙马溪组页岩样进行低温液氮和甲烷等温吸附实验,剖析了高演化富有机质页岩和高煤阶煤中甲烷的吸附—扩散性能,建立了煤/页岩中甲烷的吸附—扩散性模型,对比分析了煤/页岩中甲烷的吸附—扩散性能的差异性和控制机理。结果表明,高演化富有机质页岩样和高煤阶煤样的孔容均主要由介孔和大孔贡献,比表面积主要由微孔和介孔贡献,且高演化富有机质页岩样纳米孔隙更发育,比表面积和孔容要大于煤样。高演化富有机质页岩和高煤阶煤中甲烷的吸附和扩散规律服从Langmuir方程,高演化富有机质页岩中甲烷吸附性能明显低于高煤阶煤,且随着高演化富有机质页岩TOC含量的增加而增高;但其对甲烷扩散性能要高于高煤阶煤一个数量级。高演化富有机质页岩样中孔隙多为开放型,而高阶煤基质孔隙多为半封闭型。对于半封闭型孔隙,强吸附质的溶入会改变吸附剂的大分子结构,其吸附与解吸过程不是可逆的,存在解吸滞后现象,导致高演化富有机质页岩与高煤阶煤中甲烷解吸—扩散过程与扩散—吸附过程中的扩散性能差异性。 【作者单位】： 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院;中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室;
【关键词】： 富有机质页岩 高煤阶煤 吸附 扩散
【基金】：国家重点基础研究发展计划(“973”)项目课题(编号:2012CB214705) 国家自然科学基金项目(编号:41372163;41172145) 2014年度山西省煤基重点科技攻关项目(编号:MQ2014-01;MQ2014-12) 山西省煤层气联合研究基金资助项目(编号:2014012001) 湖北省自然科学基金面上项目(编号:2014CFB169)联合资助
【分类号】：P618.13
【正文快照】： 0　引言我国页岩气、煤层气资源丰富,2　000m以浅煤层气资源量为36.8×1012　m3,经济技术可采资源量为11×1012　m3;陆域页岩气地质资源量达134×1012　m3,经济技术可采资源量为26×1012　m3[1-3]。目前,我国煤层气产业已进入商业化生产阶段,并在沁水盆地南部高变质无烟煤区取

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