甲烷在页岩上的吸附等温过程

杨峰^1,2，宁正福^1,2，张睿^1,2，赵华伟^1,2，赵天逸^1,2，何斌^1,2

1. 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室2. 中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室

摘 要：为了从热力学角度研究页岩吸附甲烷的机理,通过容积法测定35,50和65℃时,0¹2MPa下甲烷在页岩上的吸附等温线,采用考虑吸附相体积的修正Langmuir模型处理实验数据,并根据Clausius-Clapeyron方程和vant Hoff方程计算甲烷在页岩上吸附时的等量吸附热和极限吸附热。结果表明:甲烷在页岩上的吸附等温线具有Ⅰ型吸附等温线特征,修正Langmuir吸附模型较好地拟合了吸附数据,拟合的平均相对误差小于4.1%。根据等量吸附线计算的等量吸附热为11.67¹6.62 kJ/mol,平均14.58 kJ/mol,说明页岩对甲烷的吸附为物理吸附,并且等量吸附热随甲烷吸附量的增大而非线性递减,表明页岩表面能量的不均匀性,甲烷分子优先吸附在页岩表面的高能吸附位。由vant Hoff方程计算甲烷在页岩上的极限吸附热为23.91 kJ/mol。

关键词：页岩;甲烷;吸附;吸附等温线;吸附热;