本课题围绕页岩气在温压协同作用下的吸附与扩散行为展开。首先,自主搭建了一套气体扩散模拟实验平台。其次,构建了考虑温度、压力、不同吸附机制影响的页岩吸附表征模型。进一步分析各因素与甲烷吸附量的响应关系,阐明温压协同作用下页岩甲烷吸附演化规律。最后,开展不同温压条件下页岩等压扩散实验,基于实验数据分析不同条件对气体扩散的影响,阐明温压协同作用下页岩气体扩散演化规律。同时,开展煤等压扩散实验,进一步验证所搭建实验平台的可靠性。获得主要研究结果如下: (1)实验平台由供气系统、恒温测试系统、真空系统和数据采集系统组成。供气系统包括样品室、高精度压力调节阀等。恒温测试系统以电子恒温箱为主体,配备不同尺寸岩心夹持器及其固定组件。真空系统由VP750-30L型真空泵、真空阀和真空软管组成。数据采集系统由电控机柜、温度传感器、压力传感器及采集处理软件组成。 (2)所构建的模型与甲烷等温吸附数据匹配良好。中孔单层覆盖理论最大值为1.871-3.231,微孔体积填充理论最大值为1.779-4.221。表面分形维数(D_surface)范围为2.734-2.849。过剩吸附量的变化主要为修正项变化所致。随着温度升高,n_mic呈下降趋势,而D_surface整体呈上升趋势。 (3)页岩等压扩散实验结果表明,在恒定30℃条件下,氦气扩散系数随围压增加呈V字型变化。在恒定10 MPa围压条件下,氦气扩散系数随温度升高呈先增大后减小趋势,并在70℃时达到最大值。煤等压扩散实验结果显示,二氧化碳扩散系数随气体压力呈增大趋势。随温度升高呈先增大后减小趋势。