页岩对CO2的绝对吸附量及其影响因素试验研究 论文

在研究页岩对二氧化碳（CO2）的吸附能力及其影响因素时，首先需要了解页岩与CO2作用达到吸附平衡的过程。在此过程中，页岩的吸附能力与多种因素有关，本研究主要考虑了吸附相体积和页岩体积应变两个关键因素。为了准确计算页岩对CO2的绝对吸附量，研究者基于质量守恒原理，推导出一个适用于“阶段平衡法”的计算模型。通过自主研发的“高温高压页岩吸附膨胀质量注入变形试验”设备，进行了系列试验，并结合试验结果分析了影响因素对吸附系统自由空间体积的影响。试验结果表明，在低压力下，页岩对CO2的吸附量与传统经验公式计算结果基本一致。然而，当压力提高到一定水平后，使用本研究提出的模型计算得到的绝对吸附量与经验公式计算结果相比有显著差异，且随着平衡压力的增加，这种差异逐渐增大。通过数据分析发现，吸附相体积因素成为影响绝对吸附量的主要因素，尤其是在平衡压力高于4MPa时，吸附相体积因素影响的吸附量比例随压力升高而增加，能够占据绝对吸附量的95%以上。相对地，页岩体积应变因素在平衡压力低于4MPa时对吸附量的影响较小，但在某些情况下，体积应变可以达到试件体积的5%，对吸附量产生较为显著的影响。页岩吸附CO2的实验研究以及结果分析，对于CO2强化页岩气开采及CO2地质封存等技术的发展具有重要指导意义。页岩气是一种重要的非常规天然气资源，而CO2地质封存作为一种重要的温室气体减排技术，通过将CO2注入地下以减少大气排放，也逐渐受到关注。页岩对CO2的吸附能力研究有助于评估页岩层作为地质封存CO2介质的潜力，同时也有助于改进页岩气开采技术，提高天然气的产量。除此之外，吸附相体积和体积应变对页岩吸附CO2绝对吸附量的影响分析，还涉及到岩石力学和材料科学领域的一些基础知识。吸附相体积是指在吸附过程中，吸附质所占据的体积；体积应变是指由于吸附作用导致的材料体积变化。在实际操作中，研究者需要对实验设备进行精确控制和数据测量，确保实验结果的可靠性和重复性。本研究的发现也为页岩层的CO2强化开采提供了理论依据。通过了解页岩层在不同压力条件下的吸附特性，可指导实际操作中CO2的注入量和压力的控制，以便更高效地开采页岩气。同时，本研究还揭示了在不同条件下，吸附相体积和体积应变如何影响页岩对CO2的吸附能力，为页岩气开采和CO2封存技术的安全性和经济性提供了科学支撑。