基于重量法的页岩气超临界吸附特征实验研究

周尚文^1,2,3，薛华庆^1,2,3，郭伟^1,2,3，卢斌^1,2,3，郭峰⁴

1. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院2. 中国石油非常规油气重点实验室3. 国家能源页岩气研发(实验)中心4. 中国石油华北油田公司长治煤层气勘探开发分公司

摘 要：为了有效分析页岩气体的超临界吸附特征,利用重量法等温吸附仪,借助高精度的磁悬浮天平系统,直接测试了不同压力条件下甲烷气体密度及其过剩吸附量。实验测试结果表明,当压力较小时,过剩吸附量随着压力增大而增大;当压力大于8 MPa后,过剩吸附量会随着压力的增大而减小,这主要是由于甲烷吸附相密度与游离相密度差值随压力先增大后减小导致的。页岩中超临界甲烷的等温吸附曲线在压力较大时,必然存在下降的趋势,这并非异常现象,而是超临界甲烷过剩吸附量的本质特征。此外,利用高压段甲烷过剩吸附量随压力直线递减的规律,确定了甲烷吸附相体积的计算方法,并且采取定吸附相体积的方法对绝对吸附量进行了校正,校正结果表明,超临界甲烷在页岩中的绝对吸附量依旧能很好的利用Langmuir吸附模型进行拟合及分析,可以将该经典的吸附理论扩展到超临界温度领域。

关键词：页岩气;超临界;等温吸附;重量法;Langmuir模型;