巖石樣水蒸氣吸附實驗

巖石樣水蒸氣吸附實驗

頁巖地層中含有大量地層水，水的賦存會對頁巖地層的游離氣含量和儲氣能力產(chǎn)生顯著影響。為了查明頁巖中水蒸汽的吸附特征以及水－巖相互作用過程，前人在頁巖水蒸汽吸附特征方面已開展針對性研究，但頁巖粒度對水蒸氣吸附的影響尚不明確。

針對這一問題，中國地質大學（武漢）和美國得州大學阿靈頓分校的研究人員以川東建南地區(qū)下侏羅統(tǒng)自流井組東岳廟段含有機質頁巖為例，采用重量法對不同粒徑（8-12目、20-35目、35-80目、80-200目、>200目）的樣品進行水蒸氣吸附實驗（相對濕度介于5%~95%），系統(tǒng)研究不同粒徑頁巖的水蒸汽吸附特征以及頁巖粒徑對水蒸氣吸附的影響，并指出了頁巖水蒸氣實驗的最優(yōu)粒徑。

研究發(fā)現(xiàn)，8-12目頁巖樣品的總吸水量最小，這可能與不同粒徑頁巖的可達孔隙存在差異有關。利用GAB模型得到的單層吸附量隨粒徑的增大而增加，表明大粒徑頁巖樣品表面的水蒸氣吸附勢更強?；贒ent兩級吸附理論，頁巖一級和二級吸附位上的水蒸汽吸附量在相對濕度為60%~80%范圍內(nèi)大致相當。當相對濕度或壓力增加時，在頁巖一級吸附點的吸附量與二級吸附點的吸附量之比迅速減小。

當相對濕度小于60%時，頁巖水蒸汽以一級吸附為主；而當相對濕度超過80%時，頁巖水蒸汽以二級吸附為主。對比不同粒徑樣品的吸水量可知，當粒徑增大時，一級吸附點的水蒸氣吸附量略有增加，二級吸附點的吸附量則呈下降趨勢，這可能與頁巖樣品中可供水分子的吸附點位數(shù)量發(fā)生變化有關。

綜合考慮不同粒徑的水蒸汽吸附實驗結果、所需實驗時間和脫附效率等因素，該文推薦頁巖水蒸汽吸附實驗的最優(yōu)粒徑為20~35目。

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