廣州地化所在優(yōu)化頁(yè)巖納米孔隙結(jié)構(gòu)表征方法上取得新進(jìn)展
頁(yè)巖納米孔隙結(jié)構(gòu)的精確表征對(duì)頁(yè)巖氣賦存機(jī)理的研究和資源量的評(píng)價(jià)具有重要的意義。由于頁(yè)巖孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,導(dǎo)致基于分子材料研究發(fā)展起來的低壓氣體吸附法在表征其納米孔隙結(jié)構(gòu)方面仍然存在一些問題,比如樣品的前處理、吸附質(zhì)的選取以及理想模型的選擇等。中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室熊永強(qiáng)團(tuán)隊(duì)前期已經(jīng)在低壓氣體吸附實(shí)驗(yàn)中有關(guān)頁(yè)巖樣品的粒度范圍,DFT/NLDFT理論的優(yōu)勢(shì)和CO2-N2聯(lián)合吸附法的應(yīng)用等方面取得了一定進(jìn)展。在前期成果的基礎(chǔ)上,針對(duì)Ar(87.3K)吸附法較目前常用的N2(77.4K)吸附法具有更多的優(yōu)越性,熊永強(qiáng)團(tuán)隊(duì)采用CO2-Ar和CO2-N2組合,分別對(duì)三種不同成熟度的泥頁(yè)巖樣品進(jìn)行了抽提前和抽提后納米孔隙結(jié)構(gòu)的對(duì)比研究,在優(yōu)化頁(yè)巖納米孔隙結(jié)構(gòu)表征方法上取得了新的進(jìn)展。
一方面,通過N2吸附和Ar吸附結(jié)合不同的DFT/NLDFT孔隙結(jié)構(gòu)模型的對(duì)比研究,表明在頁(yè)巖納米孔隙結(jié)構(gòu)表征方面狹縫孔模型擬合效果優(yōu)于圓柱孔模型,且N2/Ar-DFT模型相比其他DFT/NLDFT模型更適合頁(yè)巖納米孔隙結(jié)構(gòu)分析。另一方面,Ar吸附曲線和N2吸附曲線很相似,但回滯環(huán)更開闊一些;兩種吸附質(zhì)條件下計(jì)算得到的孔隙體積差異明顯,表現(xiàn)為Ar吸附對(duì)微孔-小介孔更加敏感,所以CO2-Ar吸附組合(復(fù)合的CO2-Ar吸附法)更適合頁(yè)巖納米孔隙的全孔徑表征。最后,實(shí)際樣品的CO2-Ar吸附法分析結(jié)果表明:索氏抽提可以增加頁(yè)巖的納米孔隙體積,但是這種效應(yīng)對(duì)低熟的泥巖和油頁(yè)巖更加明顯,對(duì)于高成熟的頁(yè)巖增加的效果并不顯著;三種不同的泥頁(yè)巖樣品在微孔尺度下的優(yōu)勢(shì)孔隙范圍為0.4–0.7, 0.7–0.9和0.9–2.0 nm。
該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金及中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的聯(lián)合資助。相關(guān)成果發(fā)表Fuel雜志上。
論文信息:Li Zhang, Yongqiang Xiong , Yun Li, Mingming Wei, Wenmin Jiang, Rui Lei, Zongyang Wu. DFT modeling ofCO2and Ar low-pressure adsorptionfor accurate nanopore structure characterization in organic-rich shales. Fuel, 2017, 204: 1-11. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.05.046
論文鏈接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S00162361173061

新聞動(dòng)態(tài)