龙马溪组页岩干酪根表征初探及干酪根吸附特征研究

摘要

吸附气是页岩气赋存在页岩中的主要方式之一,而且吸附气是页岩气后期产量的主要来源。吸附气主要赋存在页岩有机质干酪根和黏土矿物中,而有机质干酪根中吸附比例较大。因此,研究页岩有机质干酪根的特征及其吸附机理对页岩气开发有重要作用。以四川盆地龙马溪组页岩干酪根为研究对象,通过固体核磁共振谱分析实验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析实验、X射线光电子能谱(XPS)实验相结合的方法表征干酪根的微观结构,构建了干酪根的分子结构模型。利用磁悬浮重量法实验、巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)和分子动力学(MD)的分子模拟方法,分析CH_(4)在龙马溪组页岩干酪根的吸附机理及特征。研究结果表明:龙马溪组页岩实验样品干酪根的分子式为C_(237)H_(219)O_(21)N_(5)S_(4);CH_(4)在干酪根中的超额吸附量随着压力的增加先升高后降低;相同孔径和压力条件下,随着温度的升高,CH_(4)的超额吸附量和总气量逐渐变小;干酪根中的C原子和S原子是造成CH_(4)吸附的主要原因;靠近干酪根孔壁的CH_(4)呈现吸附态,远离干酪根孔壁的CH_(4)呈现游离态,随着孔径的增加,CH_(4)密度的两峰之间的距离逐渐变宽,峰值逐渐下降。