页岩和煤在容量法等温吸附实验中的误差对比

王 瑞，杨晨曦，茹瀚昱，王 鹏，杨 叶

(1.西安石油大学 石油工程学院，西安 710065；2.西安市致密油(页岩油)开发重点实验室，西安 710065;3.西部低渗-特低渗油藏开发与治理教育部工程研究中心，西安 710065)

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我国页岩气资源丰富，中深层地质储量约115.7×1012m3，技术可采储量约20.9×1012m3，其主要分布在四川和鄂尔多斯等盆地[1]。2020年我国页岩气年产量达到200×108m3， 仅为美国页岩气当年产量(7 330×108m3)[2]的2.7%，开发前景广阔[3]。

页岩气的赋存形式包括吸附态、游离态以及溶解态3类[4]，吸附态气主要吸附在有机质和黏土颗粒的表面和孔隙内壁上，占总含气量的比例较大。开采中页岩气产出经历3个过程:从基质表面解吸、由基质向裂缝的扩散、以及从裂缝向井筒的渗流，解吸为其起点[5]。影响页岩吸附能力的因素主要包括页岩自身物化性质(矿物类型及含量、有机质类型及成熟度、有机碳含量、孔隙结构[6]、含水量等)与环境(压力、温度)两类[7-8]。等温吸附实验是评价其吸附量的最主要手段，有容量法和重量法2种[5]。容量法主要以气体状态方程为原理，间接测量页岩吸附气含量，实验精度与气体状态方程的选取、自由空间体积的标定及温度和压力传感器的精度等因素有关[9]，误差较难控制且容易出现负吸附的现象[10]，对此原因还不明确[11-12]，相关研究也存在争议[13]。

该研究选取中石化涪陵区块页岩样品，以煤样为对比进行了容量法等温吸附实验，分析了实验方法和实验误差来源，包括压缩因子和自由空间体积对吸附量的影响，重点对页岩自由空间体积引起吸附实验误差机理进行了分析研究。……