页岩吸附CO2膨胀变形规律及方向性特征研究

本研究论文主要探讨了页岩在吸附二氧化碳过程中的变形特性，特别是在高温高压环境下。研究对象是四川省宜宾市下志留统龙马溪组页岩，实验采用了自主开发的"高温高压页岩吸附膨胀仪"，在恒温条件下对页岩进行了不同压力下的二氧化碳吸附变形试验。研究发现，页岩的主要变形形式是膨胀，随着二氧化碳压力的上升，页岩的膨胀变形呈现出先增后减的趋势。这一变化规律可以通过超临界DR(SDR)模型进行数学描述。 实验结果显示，页岩在不同压力的二氧化碳作用下，其变形过程经历了三个阶段：首先是一个短暂的压缩阶段，然后是缓慢的膨胀阶段，最后达到一个变形稳定的阶段。这表明页岩的吸附变形过程并非线性，而是有明显的动态响应特征。 值得注意的是，页岩的吸附变形还表现出显著的方向性，垂直层理方向的变形量明显大于平行层理方向。这一发现对于理解页岩结构对二氧化碳吸附的影响以及预测地质构造中可能发生的物理过程具有重要意义。 关键词：页岩、吸附、超临界二氧化碳、膨胀，揭示了这些关键词在研究中的核心作用，以及它们如何相互作用影响页岩的物理性质。该研究不仅有助于提高我们对页岩在碳捕获和封存（CCS）技术中的潜在应用的认识，也为地质工程和能源储存领域的理论发展提供了实证数据。 通过这项试验，研究人员不仅获取了页岩在特定条件下的行为数据，而且为未来在实际地质环境中评估页岩的二氧化碳存储能力提供了科学依据。此外，这项工作可能对煤炭开采和环境保护等领域产生深远影响，因为它涉及到了页岩气开采过程中气体释放行为的理解和控制。这项研究对推动页岩资源的合理利用和环境保护具有重要的理论价值和技术指导意义。