非常规天然气储层中的甲烷吸附问题:吸附量定义及各相态随压力的变化摘要
甲烷的吸附是非常规气藏的成藏及开发过程中的关键议题之一,而吸附相关理论涉及多学科交叉,若进一步加深对其的理解有助于实验数据的合理解释及与吸附相关地质过程的分析。通过一个简易的吸附模型演示甲烷在储层条件下在石墨表面的吸附过程,非常规天然气储层中甲烷吸附过程中各相态的体积、密度、及不同定义的吸附量变化过程得以精细展示。吸附相指吸附上下界内的相态,对应的量为绝对吸附量;过剩吸附量是指表面吸附对自由相的过剩,仅为一个数值而非相态,不影响自由相的分布及密度。储层条件下甲烷为超临界状态,过剩吸附主要由最靠近表面的一层流体贡献,低压阶段吸附相范围、密度与自由相均随压力的升高而线性增加,但在4-5 MPa后吸附相密度增速开始降低,至自由相与吸附相密度增速相当时,吸附过剩量、吸附相体积达到最大值,吸附层厚度最大时约略大于一个甲烷分子直径,而后过剩量、吸附相体积进入下降阶段,绝对吸附量则继续上升。至30-100 MPa区间内,绝对吸附量大体恒定,而此时吸附相边界持续降低,即吸附相体积随压力的增加而降低,从而吸附相密度持续升高。若压力继续增加,吸附相可进一步致密化,从而导致过剩量在降低到最小值后再次上升。在应用上,正确理解吸附相范围影响绝对吸附量、吸附相密度等关键参数的求取,以更精确的评估含气量、计算产能。
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