劉明進(jìn)，李晨宇

(西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500)

頁巖氣煤層氣典型氣體吸附模型分析

劉明進(jìn)，李晨宇

(西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500)

對大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出的氣體吸附等溫線分析認(rèn)為，Langmuir方程形式簡單，可以計(jì)算氣體的吸附氣量，但是對固體表面均一性的假設(shè)和單分子層吸附使其應(yīng)用局限；BET方程是計(jì)算比表面積的常用模型，但同樣需假設(shè)固體表面均一性；BJH模型較好地反映毛細(xì)凝聚現(xiàn)象和滯后環(huán)，但由于毛細(xì)凝聚只能在中孔中出現(xiàn)，不能解釋存在微孔的樣品；DR/DA方程只能在地壓條件下對微孔吸附進(jìn)行描述。

頁巖氣 煤層氣 吸附等溫線 吸附能力 吸附理論

目前，國內(nèi)外對頁巖氣藏和煤層氣中的吸附現(xiàn)象研究較少，現(xiàn)有的研究主要是通過模型技術(shù)和方法對其進(jìn)行研究。由于溫度、壓力、粘土礦物的類型、孔隙結(jié)構(gòu)、水分、TOC和Ro等因素對氣體的吸附、解吸能力的影響，導(dǎo)致吸附等溫線也各不相同。不同的吸附等溫線反映了不同吸附劑的表面性質(zhì)、孔徑分布、吸附劑與吸附質(zhì)之間相互作用強(qiáng)度、吸附氣量等特征，并可用不同的吸附理論和模型進(jìn)行描述解釋。本文在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，對頁巖氣/煤層氣典型氣體吸附模型進(jìn)行分析。

1 模型分類及應(yīng)用

Brunauer、L.Deming、W.Deming等人在研究了大量氣體吸附實(shí)驗(yàn)后，將氣體吸附等溫線分為5種基本類型。之后，IUPAC將吸附等溫線分為6種類型(圖1)[1]。

趙振國對6種不同類型的吸附等溫線分別進(jìn)行了描述[2]。Ⅰ型吸附等溫線：常用Langmuir方程描述，反映了單分子層吸附情況；Ⅱ型與Ⅲ型吸附等溫線：常用BET方程描述，適用于開放表面的無孔固體、多分子層吸附情況，Ⅱ型與Ⅲ型等溫線的區(qū)別在于吸附劑吸附能力的強(qiáng)弱不同；Ⅳ型和Ⅴ型吸附等溫線：常用Kelvin方程-BJH模型描述，多用于中孔發(fā)生了毛細(xì)凝聚的情況；VI型吸附等溫線：非常特別，反映的是超微孔固體的吸附，吸附劑在吸附吸附質(zhì)的過程中，出現(xiàn)階梯狀的吸附量，表明吸附劑的表面是均勻非對稱孔徑，液氮下的氬氣吸附可以獲得這種完整吸附等溫線。

通過對目前不同學(xué)者在頁巖氣和煤層氣領(lǐng)域中研究孔隙特征采用的數(shù)學(xué)方法調(diào)研，將常用的典型吸附數(shù)學(xué)模型敘述如下。

圖1 吸附等溫線的不同類型示意

1.1 Langmuir模型

Langmuir早在1916年就利用動力學(xué)模型理論，假設(shè)吸附固體表面是均勻的、表面各處吸附能力相同、被吸分子之間無相互作用力存在、吸附和解吸過程同步進(jìn)行，且吸附速度和解吸速度相等，研究了固體表面單層分子吸附情況，導(dǎo)出了Langmuir狀態(tài)方程(式1)。

(1)

式1又可以變形為以下2種形式：

(2)

(3)

式中：V為吸附劑在氣體壓力為p時(shí)吸附氣體的吸附量，m3/t；b為吸附系數(shù)，與吸附劑、吸附質(zhì)本性及溫度有關(guān)，b越大，吸附能力越強(qiáng)，是蘭格繆爾壓力量綱的倒數(shù)；Vm為蘭格繆爾吸附氣含量，吸附劑表面覆蓋滿單分子時(shí)的吸附量，m3/t；pL為蘭格繆爾壓力,是當(dāng)樣品氣體含量等于一半蘭格繆爾含量時(shí)所對應(yīng)的壓力，MPa。

結(jié)合式1，對Ⅰ型等溫線的特點(diǎn)可以作出如下解釋：

當(dāng)bp<<1時(shí)，即壓力足夠低或吸附劑吸附能力較弱時(shí)，則V=Vmbp，此時(shí)V與p為近似直線關(guān)系，如圖1a所示低壓部分AB段。

當(dāng)bp>>1，即壓力足夠大或吸附能力較強(qiáng)時(shí)，則V=Vm，這時(shí)吸附達(dá)到單分子飽和，氣體吸附量不隨壓力的增加而增加，如圖1a壓力較高的部分CD段。

當(dāng)壓力適中時(shí)，這時(shí)V與p是曲線關(guān)系，如圖1a中的彎曲部分BC段。

郭為等通過對川南龍馬溪組頁巖吸附實(shí)驗(yàn)研究，分別對頁巖氣吸附曲線進(jìn)行Langmuir模型、Freundlich模型、L-F模型擬合，發(fā)現(xiàn)3種擬合程度都較高，但是考慮到頁巖吸附為單分子層吸附，并且Langmuir模型比較簡單，因此認(rèn)為Langmuir方程更適合描述頁巖氣的吸附過程[3]。畢赫等對渝東南地區(qū)龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)頁巖進(jìn)行了不同壓力條件下的氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)研究，得出飽和吸附量Vm在0.89～4.39 m3/t之間，Langmuir壓力在1.18～4.35 mPa之間[4]。

理論上，煤對甲烷的吸附不符合Langmuir模型[5]，因?yàn)槊旱目紫督Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，對甲烷的吸附既有單分子層吸附，又有微孔填充，并且甲烷在煤中的賦存方式也很多。但是國內(nèi)外都采用Langmuir方程來計(jì)算吸附量，這是因?yàn)槊何郊淄榈牡葴鼐€類似于Ⅰ型等溫線的特征。趙輝等研究了煤儲層本身性質(zhì)的Langmuir參數(shù)與產(chǎn)氣量的關(guān)系，在煤層氣開采初期和中期，Langmuir體積和Langmuir壓力越大，對產(chǎn)氣越有利，而開采后期則相反[6]。

Langmuir方程主要描述單分子層吸附，在壓力足夠的情況下，可以測定吸附氣體的極限吸附量，應(yīng)用非常廣泛，但是現(xiàn)實(shí)多發(fā)生多分子層吸附，Langmuir方程并不適用。

1.2 BET模型

S.Brunauer、P.Emmett和E.Teller在1938年利用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論推導(dǎo)出的多分子層吸附公式，即著名的BET方程(公式4或公式5)。模型的基本假設(shè)是：①固體表面是均勻的；②吸附靠分子間力，發(fā)生多層吸附；③三是被吸附的氣體分子橫向之間無相互作用力；④除第一層的吸附熱外其余各層的吸附熱等于吸附質(zhì)的液化熱；⑤吸附平衡是動態(tài)平衡。

(4)

或

(5)

式中：p為吸附質(zhì)分壓；p0為吸附劑飽和蒸汽壓；V為樣品實(shí)際吸附量；Vm為單層飽和吸附量；C為與樣品吸附能力相關(guān)的常數(shù)，反映第一層吸附同其他層吸附間吸附力場的差異大小。

S=(VmNαm/m)×10-18

(6)

式中：S為比表面積，m2/g；N為阿伏伽德羅常數(shù)，1/mol，6.023×1023/mol；αm為氮?dú)夥肿诱加忻娣e，nm2(以N2為吸附質(zhì)，在液氮溫度下1個(gè)分子在吸附劑表面所占面積為0.162 nm2)；m為氮?dú)庀鄬Ψ肿恿?，g/mol。

圖2 BET方程的直線變換

BET方程圓滿地解釋Ⅱ型和Ⅲ型吸附等溫線，其中Ⅱ型等溫線比較常見。Ⅱ型和Ⅲ型等溫線在形狀上有所不同，區(qū)別在于C值的不同。當(dāng)C值由大變小，等溫線就逐漸由Ⅱ型過渡到Ⅲ型。

當(dāng)C>>1時(shí)，也就是固體表面對被吸附分子的作用力大于被吸附分子之間的作用力時(shí)，第一層吸附接近飽和以后第二層才開始，于是，等溫線在較低區(qū)出現(xiàn)一個(gè)比較明顯的拐點(diǎn)B點(diǎn)(圖1b)。然后，隨著p/po的增加，開始發(fā)生多分子層吸附(圖1b中BC段)，直到吸附的壓力達(dá)到氣體的飽和蒸汽壓發(fā)生液化，這時(shí)，吸附量在壓力不變的情況下垂直上升(圖1b中CD段)。當(dāng)C較小時(shí)，固體表面與被吸附分子之間的作用力比較弱，而被吸附的分子之間作用力比較強(qiáng)時(shí)，這時(shí)通常得到的是Ⅲ型等溫線。最具代表性的是水蒸汽在炭黑表面的吸附，因?yàn)樗肿又g能夠形成很強(qiáng)的氫鍵。與Ⅱ型等溫線不同的是，往往單分子層吸附還沒有完成，多分子層吸附已經(jīng)開始。

曾維特、張金川等對延長組長7、長8、長9段頁巖利用BET模型進(jìn)行分析，得到了不同層段BET比表面積，并發(fā)現(xiàn)BET比表面積與平均孔徑呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與總孔體積具有正相關(guān)關(guān)系[7]。

BET理論最大的用處是測定固體的比表面。測定比表面時(shí)通常要求比壓(p/po)范圍為0.05～0.35，其原因在于在相對壓力小于0.05時(shí)建立不起多層物理吸附平衡，甚至連單分子物理吸附也遠(yuǎn)未形成；而在相對壓力大于0.35時(shí)，孔結(jié)構(gòu)使毛細(xì)凝聚的影響突顯，定量性及線性變差。

BET理論雖考慮了多分子層吸附，但未涉及毛細(xì)凝結(jié)現(xiàn)象，不能解釋Ⅳ型和Ⅴ型吸附等溫線，而且BET方程也不適用測量比表面積小的樣品。

1.3 BJH模型

Barrett、Joyner和Halenda在體積等效交換和Kelvin毛細(xì)凝聚理論的基礎(chǔ)上，建立了目前普遍被接受的計(jì)算孔徑分布的BJH模型。謝曉永等對南海某油田泥頁巖進(jìn)行氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)，使用BJH原理分析了泥頁巖中的孔徑[8]。

在毛細(xì)管內(nèi)液體彎月面凹面上方的平衡蒸汽壓力p小于一定溫度下平面上的飽和蒸汽壓p0，即在固體細(xì)孔內(nèi)低于飽和蒸汽壓力的蒸汽就可以凝聚為液體的現(xiàn)象，稱之為毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。對于具有一定尺寸的孔，只有當(dāng)相對壓力p/po達(dá)到與之相應(yīng)的某一特定值時(shí)(通常p/po>0.35)，毛細(xì)凝聚現(xiàn)象才開始，而且孔越大發(fā)生凝聚所需壓力越大。發(fā)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)象的介孔多大于2 nm，孔隙中不存在微孔且孔隙是剛性的。

值得注意的是，在吸附等溫線測量中，當(dāng)毛細(xì)凝聚現(xiàn)象在孔中發(fā)生時(shí)，孔壁上已發(fā)生了多層吸附質(zhì)分子的膜，其厚度為t(圖3)。因而，毛細(xì)凝聚不直接發(fā)生于孔壁而是發(fā)生在孔內(nèi)核中。

圖3 毛細(xì)凝聚吸附

如果凝聚液體的接觸角是0°，用Kelvin方程計(jì)算的是孔內(nèi)核的半徑；如果接觸角不是0°而是θ，則孔核的半徑即Kelvin半徑rk。在一定壓力下，小于臨界孔喉半徑rk的所有孔皆發(fā)生毛細(xì)凝聚，大于臨界孔喉半徑rk的孔不會發(fā)生毛細(xì)凝聚。

Kelvin方程：

(7)

孔徑：

r=rk+t

(8)

曲率半徑：

(9)

式中：p，po為彎月液面、平衡面平衡的蒸汽壓；VL為液體的摩爾體積；v為液體的表面張力；θ為潤濕角(接觸角)；T為溫度；rk為臨界孔喉半徑，即Kelvin半徑；rm為彎月面曲率半徑；t為多層分子吸附膜厚度；R為氣體壓縮因子。

BJH模型常用來解釋Ⅳ型和Ⅴ型吸附等溫線。實(shí)際上，多孔固體表面的毛細(xì)孔通常按大小有一定的分布，在吸附過程中，壓力較低時(shí)，蒸汽在半徑較小的孔中先凝聚，壓力較高時(shí)，才在半徑較大的孔中發(fā)生凝聚，直到達(dá)到飽和蒸汽壓時(shí)才在孔中平坦部分凝結(jié)。因此Ⅳ型和Ⅴ型吸附等溫線中BC段不是垂直上升而是逐漸上升的，Ⅳ型和Ⅴ型等溫線的區(qū)別在于AB段不同，原因是吸附劑吸附能力不同。

對于Ⅳ型和Ⅴ型等溫線存在滯后環(huán)的原因，有2種觀點(diǎn)。一種認(rèn)為由于毛細(xì)管凝聚作用使N2分子在低于常壓下冷凝填充了介孔孔道。由于開始發(fā)生毛細(xì)凝結(jié)時(shí)是在孔壁上的環(huán)狀吸附膜液面上進(jìn)行，而脫附是從孔口的球形彎月液面開始，從而吸脫附等溫線不相重合，往往形成一個(gè)滯后環(huán)。另一種認(rèn)為吸附時(shí)液氮進(jìn)入孔道與材料之間接觸角是前進(jìn)角，脫附時(shí)是后退角，這兩個(gè)角度不同導(dǎo)致使用Kelvin方程時(shí)出現(xiàn)差異。

可以利用Ⅳ型和Ⅴ型等溫線的滯后環(huán)計(jì)算孔徑。對于兩端開口的圓柱形孔，凝聚和蒸發(fā)是在不同壓力下進(jìn)行，產(chǎn)生滯后作用，用脫附支計(jì)算的r值為孔心半徑，用吸附支計(jì)算的是孔心半徑的兩倍；對于墨水瓶形孔，由吸附支計(jì)算得到瓶體孔心半徑，由脫附支計(jì)算得到的是瓶頸孔心半徑；球形粒子堆積孔與墨水瓶孔類似。

1.4 D-R/D-A模型

D-R/D-A模型是在Polanyi吸附勢理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的微孔填充模型。微孔填充理論認(rèn)為具有分子尺度的微孔，發(fā)生了吸附勢場的相互疊加，這種效應(yīng)使吸附勢在極低的p/po時(shí)即可發(fā)生凝聚。D-R/D-A模型也可以用來解釋Ⅰ型吸附等溫線，反映的是低壓力區(qū)間的超高吸附量。謝曉永等利用DA模型對頁巖中的微孔進(jìn)行了分析，樣品微孔徑分布呈單峰，微孔徑范圍在0.2～2 nm[8]。楊峰等通過對四川南部下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色頁巖進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)D-R方程擬合結(jié)果與試驗(yàn)值之間偏差較大，這是由于D-R方程對孔徑分布較窄的樣品描述效果較好[9]。

D-R/D-A模型的微孔填充機(jī)理是在非常細(xì)的孔中填充不是表面覆蓋，其填充過程與毛細(xì)凝聚不同，是在孔壁上一層挨一層的筑膜。D-R模型與D-A模型的區(qū)別在于對孔徑分布的假設(shè)不同和比壓范圍不同，D-R方程p/po范圍較大(一般小于0.3)，D-A方程p/po范圍較小(小于0.1)。D-R模型是Dubinin與Radushkevich假設(shè)孔徑呈高斯分布推導(dǎo)出的模型，其D-R方程為：

(10)

式中：B=2.303R2/k，V為以液體體積計(jì)算得吸附量，V0為微孔系統(tǒng)總體積。β為比例因子，計(jì)算時(shí)常取1；以lgV對lg2(po/p)作圖，得一直線，截距等于微孔總體積。

D-A模型是Dubinin與Astakhov基于孔徑呈Weibull分布的假設(shè)，推導(dǎo)出的D-A方程：

(11)

式中：ε為特性吸附自由能，m為一小整數(shù)。

2 吸附影響因素

2.1溫度的影響

Lu等對美國泥盆紀(jì)的頁巖進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn)，在Langmuir模型的基礎(chǔ)上，得到了含有溫度和壓力2個(gè)參數(shù)的Bi-Langmuir模型，發(fā)現(xiàn)頁巖的吸附能力與溫度有關(guān)[10,11]。李武廣等通過室內(nèi)不同溫度下的等溫吸附實(shí)驗(yàn)，分析了溫度對頁巖吸附氣含量的影響程度[12]。郭為等通過體積法測量頁巖的等溫吸附解吸曲線，發(fā)現(xiàn)溫度升高頁巖的吸附能力減弱。由于頁巖吸附為等溫吸附，吸附過程中放熱，而解吸過程要吸收熱量，因此，溫度對頁巖吸附解吸能力有一定的影響。隨著溫度的升高，頁巖的吸附能力減弱，解吸能力增強(qiáng)；溫度降低，與之相反[12,13]。

2.2粘土礦物的影響

粘土礦物是頁巖的主要組成礦物。具有鏈層狀或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的粘土礦物具有吸附甲烷分子的空間，并且這些孔隙的大小、形貌、比表面積決定著粘土礦物對甲烷的吸附能力。Roger等通過掃面電鏡對Barnett頁巖和Woodford頁巖進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)粘土礦物在沉積時(shí)期由于絮凝作用形成了孔隙[14]。陳濤等通過對天津薊縣長城系串嶺溝組伊利石微結(jié)構(gòu)特征的研究，發(fā)現(xiàn)伊利石層間間隔不等，間距一般為1～0.45 nm，由于甲烷分子的直徑在0.38 nm左右，所以甲烷分子可以進(jìn)入伊利石的層間間隔中[15]。吉利明等通過對泥頁巖中主要粘土礦物組分對甲烷吸附實(shí)驗(yàn)的研究，分析顯示不同類型的粘土礦物對氣體吸附能力的差異明顯，粘土礦物的結(jié)晶結(jié)構(gòu)決定了礦物層間孔隙和粒間孔隙的形態(tài)和大小，進(jìn)而決定其表面積和吸附性能的大小，不同粘土礦物對甲烷吸附能力強(qiáng)弱的順序依次為：蒙脫石>伊/蒙混層>高嶺石>綠泥石>伊利石[16]。

2.3水分的影響

王茂楨等認(rèn)為粘土礦物孔隙中的水分子會占據(jù)孔隙表面，降低甲烷的吸附能力[17]。趙玉集等通過設(shè)計(jì)川南地區(qū)和昭通地區(qū)龍馬溪組頁巖吸附/解吸實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水分子的存在不僅降低頁巖的吸附能力，也降低了頁巖的解吸率，并且含水率越高解吸剩余的吸附量越大[18]。郭淑敏等研究分析顯示，隨著含水量的增加，煤對甲烷的吸附量減小[19]。

2.4 TOC與Ro的影響

在有機(jī)質(zhì)豐富的頁巖中，有機(jī)質(zhì)會鑲嵌在粘土顆粒表面，減少了甲烷分子在顆粒表面的吸附位置，而在貧有機(jī)質(zhì)的頁巖中，氣體分子與粘土礦物顆粒接觸的面積大大增加。同時(shí)熱成熟度可以反映巖的成熟階段，與孔隙結(jié)構(gòu)特征關(guān)系密切，因此也會影響頁巖的吸附解吸特征。

3 結(jié)論

(1)Langmuir方程形式簡單，可以計(jì)算氣體的吸附氣量，但是對固體表面均一性的假設(shè)和單分子層吸附使其應(yīng)用局限。BET方程是計(jì)算比表面積的常用模型，同樣假設(shè)固體表面均一性。BJH模型反映了毛細(xì)凝聚現(xiàn)象和滯后環(huán)，由于毛細(xì)凝聚只能在中孔中出現(xiàn)，不能解釋存在微孔的樣品。DR/DA方程只能在地壓條件下對微孔吸附進(jìn)行描述。

(2)溫度、壓力、粘土礦物的類型、水分、TOC和Ro等因素均可影響氣體的吸附/解吸能力，這些因素并不是單獨(dú)影響氣體的吸附/解吸能力，而是綜合反映氣體在固體表面的吸附特性。

[1] 張鍵.鄂爾多斯盆地富縣區(qū)陸相頁巖氣吸附與解吸附研究[D].西南石油大學(xué)，2013.

[2] 趙振國.吸附作用應(yīng)用原理[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2005：71-72,87-89.

[3] 郭為，熊偉，高樹生等.頁巖氣等溫吸附/解吸特征[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，34(7)：2836-2840.

[4] 畢赫，姜振學(xué)，李鵬，等.渝東南地區(qū)龍馬溪組頁巖吸附特征及其影響因素[J].天然氣地球科學(xué)，2014，25(2)：302-310.

[5] 趙志根，唐修義.對煤吸附甲烷的Langmuir方程的討論[J].焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002，21(1)：1-4.

[6] 趙輝，楊子榮.煤層氣等溫吸附曲線形態(tài)對產(chǎn)氣量的影響[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，26(S2)：37-39.

[7] 曾維特，張金川，丁文龍，等.延長組頁巖儲層納米級孔隙特征及影響因素——以鄂爾多斯盆地柳坪171井為例[J].煤炭學(xué)報(bào)，2014，37(6)：1118-1126.

[8] 謝曉永，唐洪明，王春華，等.氮?dú)馕椒ê蛪汗ㄔ跍y試泥頁巖孔徑分布中的對比[J].天然氣工業(yè)，2006，26(12)：100-102,202-203.

[9] 楊峰，寧正福，孔德濤，等.頁巖甲烷吸附等溫線擬合模型對比分析[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013，11：86-89.

[10] Lu X C,Li F C,Watson At.Adsorption studies of natural gas storage in Devonian shales[J].SPE Formation Evaluation,1995,10(2):109-113.

[11] Lu X C,Li F C,Watson At.Adsorptionmeasurements in Devonian shales[J].Fuel,1995,74(4):599-603.

[12] 李武廣，楊勝來，徐晶，等.考慮地層溫度和壓力的頁巖吸附氣含量計(jì)算新模型[J].天然氣地球科學(xué)，2012，23(4)：791-796.

[13] 郭為，熊偉，高樹生，等.溫度對頁巖等溫吸附/解吸特征影響[J].石油勘探與開發(fā)，2013，40(4)：481-485.

[14] Slatt Rm,Obrien N R.Pore types inthe Barnett and woodford gas shales:contributionto understanding gas storage andmigration pathways in fine-grained rocks[J].AAPG Bulletin,2011,95(12):2017-2030.

[15] 陳濤，王河錦.天津薊縣長城系串嶺溝組伊利石微結(jié)構(gòu)特征[J].中國科學(xué)D輯：地球科學(xué)，2007，37(7)：894-899.

[16] 吉利明，邱軍利，張同偉，等.泥頁巖主要黏土礦物組分甲烷吸附實(shí)驗(yàn)[J].地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào))，2012，12(5)：1043-1050.

[17] 王茂楨，柳少波，任擁軍，等.頁巖氣儲層粘土礦物孔隙特征及其甲烷吸附作用[J].地質(zhì)論評，2015，61(1)：207-216.

[18] 趙玉集，郭為，熊偉，等.頁巖等溫吸附/解吸影響因素研究[J].天然氣地球科學(xué)，2014，25(6)：940-946.

[19] 郭淑敏，段小群，徐成法.煤儲層條件下平衡濕度測定方法研究[J].焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004，23(2)：157-160.

(編輯 王建年)

Analysis on typical gas adsorption models for shale gas or coalbed methane

Liu Mingjin，Li Chenyu

(1.SchoolofGeoscienceandTechnology，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China)

After analyzing the gas isothermal adsorption curves described by a large number of experimental data，some conclusions were shown as follows: (1) although Langmuir equation has simple form and may calculate gas adsorption amount，the application of the equation is limited by the assumption of uniform solid surface and single layer adsorption；(2) BET equation is a common model for calculating specific surface area，but requires the assumption of uniform solid surface；(3) although BJH model can better reflect the phenomenon of capillary condensation and hysteresis loop,it can not explain the micro porous sample because the phenomenon of capillary condensation only exists in the medium pore；(4) DR/DA model can only describe the gas adsorption of micro pore under the low-pressure condition.The results have great guiding significance to study on the gas adsorption/desorption mechanisms.

shale gas；coalbed methane；adsorption isotherm;adsorption/desorption capacity；adsorption theory

TE375

A

2015-04-13；改回日期2015-06-10。

劉明進(jìn)(1991—)，女，在讀碩士研究生，現(xiàn)從事非常規(guī)油氣地質(zhì)方向研究，電話：18380239046。E-mail：1271357688@qq.com

國家重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“四川盆地巖性油氣藏富集規(guī)律與目標(biāo)評價(jià)”(2011ZX05001-005-02)資助。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.03.011