高压下页岩吸附特性及吸附异常原因分析

摘要：

从分子学角度出发，探讨了页岩吸附量随压力变化趋势可能的内在原因。并结合模拟实验数据，分析了页岩在吸附后期出现吸附异常现象的原因。研究认为，甲烷分子在页岩表面的吸附与分子间引斥力的相互作用密切相关。在吸附初期，页岩表面能相对较大，甲烷分子和页岩表面分子间作用力以吸引力为主且逐渐增大，页岩吸附量随压力升高而增大且增加较快；在吸附中期，页岩表面能减小，甲烷分子和页岩表面分子间作用力由吸引力向排斥力转变，页岩吸附量随压力升高增加变缓达到最大值，此时吸附速率与解吸速率动态平衡；在吸附后期的超高压下，页岩表面能趋于零，甲烷分子和页岩表面分子间作用力以排斥力为主且增加较快，页岩吸附量随压力的升高而降低，甚至出现负值。页岩吸附异常的原因主要有两点：一是页岩具有相对低的吸附量，而且甲烷分子直径大于氦气，致使实验所用自由体积值偏大，造成计算结果“负吸附”；二是高压下页岩中甲烷处于超临界吸附且具有较大的分子间斥力。

关键词：页岩、等温吸附、压力、引斥力、吸附异常

分类号：P618(矿床学)

资助基金：国家科技重大专项项目资助编号2011ZX05034；国家自然科学基金项目资助编号41272178；江苏省“青蓝工程”及江苏高校优势学科建设工程项目资助

在线出版日期：2015-01-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：124-127