页岩甲烷高压等温吸附模型评价与改进

董银涛^1,2,3,4，鞠斌山^1,2，刘楠楠^1,2,3

1. 中国地质大学(北京)能源学院2. 非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室3. 中国地质大学(北京)煤层气开发利用国家工程研究中心煤储层物性实验室4. 中海油研究总院

摘 要：为确定合理的页岩甲烷高压等温吸附模型,以准确拟合实测过剩吸附量曲线,并计算其绝对吸附量曲线。选取常用的8种吸附公式及3种吸附相密度计算方法,分别组成高压等温吸附模型,并以过剩吸附量的拟合度R²、绝对吸附量校正的合理性、吸附相密度计算的合理性以及吸附理论选择的合理性为考核指标,分别采用333与363 K温度条件下共18组实测值对其进行定量评价。推导了吸附相密度关于压力与温度的函数,并组合使用Langmuir-Freundlich与Dubinin-Radushkevich吸附公式,构建了改进的高压等温吸附模型。结果表明:在3种吸附相密度计算方法中,拟合吸附相密度法最佳,该方法结合Langmuir-Freundlich或Dubinin-Radushkevich吸附公式构成的吸附模型最准确,其拟合过剩吸附量的R²平均值分别为0.998 3和0.997 8;给定吸附相密度法构成的吸附模型对过剩吸附量的拟合度较低;而过剩吸附量与气体密度曲线计算吸附相密度法的准确性较差。改进模型对18组实测过剩吸附量的拟合度R²平均值为0.996 9;计算绝对吸附量的偏差为0.087,优于现有模型;且其具有物理基础,符合页岩甲烷吸附机理。

关键词：页岩气;高压;等温吸附;过剩吸附;吸附模型;