储层温度影响下的甲烷吸附特性研究

"储层温度下甲烷的吸附特征研究了甲烷在不同孔结构煤样上在不同温度和压力下的吸附行为。通过煤样的特殊处理，利用低温氮气吸附法，研究人员在25, 40, 55℃的温度范围内和0到3.5 MPa的压力条件下进行了实验。实验结果显示，孔结构的变化对甲烷的吸附有显著影响，处理后的煤样比表面积、孔容和微孔含量增加，导致甲烷吸附量增大。然而，随着吸附温度的升高，甲烷吸附量会减少，且这种趋势在高压下更为明显。Langmuir方程的拟合数据表明，Langmuir饱和吸附量随温度上升而降低。此外，应用Polanyi吸附势理论分析，发现同一吸附体系的吸附特性曲线与吸附温度无关，但处理后煤样的吸附势和吸附量增加，证明孔结构是决定吸附性能的关键因素。该研究由国家重点基础研究发展计划(973)资助，并由冯艳艳等撰写，强调了在储层温度下考虑孔结构对甲烷吸附的重要性。" 这篇摘要详尽地探讨了甲烷在地质环境中，特别是储层温度下的吸附特性。研究的核心是煤样的孔结构如何影响甲烷的吸附能力。低温氮气吸附法用于表征煤样的特性，而自行研制的吸附装置则用于模拟储层条件下的吸附过程。通过实验，研究人员发现在较低的温度下，甲烷更容易被煤样吸附，这是因为处理后的煤样具有更大的比表面积和更多的微孔，这为甲烷提供了更多的吸附位点。然而，随着温度的升高，这些吸附位点的活性降低，导致吸附量下降。 Langmuir方程被用来解释这一现象，它描述了单分子层吸附时的吸附量与气体分压的关系。实验数据的拟合显示，随着温度的增加，Langmuir饱和吸附量减少，这意味着在较高温度下，煤样对甲烷的吸附能力下降。同时，Polanyi吸附势理论的应用揭示，尽管吸附特性曲线不受温度直接影响，但处理后的煤样的吸附势和吸附量增加，这进一步证实了孔结构在吸附过程中的决定性作用。 这些研究结果对于理解和预测储层中甲烷的行为至关重要，特别是在地质封存或开采甲烷资源时。优化煤层气的开发策略，以及理解甲烷在地质环境中的长期行为，都需要考虑到温度和孔隙结构的影响。此外，该研究还为煤炭能源利用和环境保护提供了科学依据。