页岩气超临界吸附势方程及其应用

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单位陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院;陕西省陆相页岩气成藏与开发重点实验室;西北大学化工学院;陕西省二氧化碳封存与提高采收率重点实验室;中国地质调查局发展研究中心;陕西延长石油(集团)有限责任公司;
来源天然气地球科学
摘要
页岩气吸附属于超临界吸附,但现阶段广泛地使用理想气体吸附势方程来描述页岩气的超临界吸附过程。针对理想气体吸附势方程的不适用性,假设吸附相为可压缩气体,将真实气体状态方程(R-K方程)引入到吸附势定义式中,构建了超临界气体吸附势方程,其中吸附相压力采用Amankwah方程计算;并鉴于Amankwah方程的未知参数K,提出了基于吸附特征曲线一致性及等温吸附曲线预测结果准确性的K值确定方法,进而实现了吸附相压力的计算;同时基于同一吸附体系,理想气体及超临界气体吸附势方程计算结果的对比分析,提出了超临界气体吸附势简化方程。研究表明:霍尔姆页岩吸附CH4体系的最优K值为2.9,温度300~373 K范围内吸附相压力为17.11~32.19 MPa,超临界气体吸附特征曲线一致性良好,且373 K时基于吸附特征曲线的过剩吸附量曲线上升段预测结果的平均相对误差仅为1.77%,证明了超临界气体吸附势方程的合理性;基于理想气体吸附势方程获得的特征曲线虽能够满足一致性要求,但其缺乏合理的理论基础,并在高吸附相体积处存在吸附势小于0的异常现象;超临界气体吸附势简化方程形式简单,便于推广应用。

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