粒子径と頁岩中のメタン吸着容量との関係に関する実験的研究

この方法は、シェールの粒子サイズと吸着能力との関係に関するシェールガスフィールドの主要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、重量法は必要なパラメータが少なく、精度と実際の地下構造のシミュレーションの点でより良い結果が得られることです。まず、磁気サスペンションバランスコンピューターの電源を入れ、磁気サスペンションカップリングコントローラーを起動します。

ガス2ヘリウムボンベを開き、コントロールバルブで適切な出力圧力に大まかに調整します。次に、マグネティックサスペンションカップリングコントローラーノブがオフの位置にあることを確認します。次に、計器の温度コントローラー、オイルバスヒーター、真空ポンプの電源を入れます。

カップリングコントローラーをゼロポイント位置に切り替え、1〜2分待ってから、読み取り値が正常で安定していることを確認します。同様に、測定点の位置を確認します。次に、コントローラーをゼロポイントの位置に設定します。

システム制御ソフトウェアを起動します。Blank Measurementプログラムを選択し、設定ウィンドウを開きます。測定値に名前を付け、ヘリウムガスを使用する場合はガス2を選択し、その他の流体を選択し、流体浴を選択します。

最大圧力を7つの圧力ステップで70バールに設定し、圧力ランプを毎分2バールに、オイルバスの温度を摂氏50度に設定します。プログラムを実行し、空のサンプル容器の質量と体積を計算します。ブランクテストが終了したら、ガスの2ヘリウム圧力設定値を1バールに設定します。

ガス注入を開始し、サンプルプールが大気圧に近づくまでヘリウムを充填します。その後、ガスの投与を停止します。次に、温度センサーを引き下げます。

断熱コットンジャケットと二重壁サーモスタットを分解します。最後のネジを取り外すときは、二重壁のサーモスタットを支えます。センサートラバースチューブをレンチでノックしないように注意しながら、二重壁のサーモスタットを降ろします。

次に、6本のネジを対称的に取り外してサンプルプールを分解します。サンプルプールを慎重に開きます。次に、計器のバランスフレームが水平かどうかを確認します。

バランスフレームを調整するには、磁気カップリングコントローラーのノブをオフにし、脚とサポートネジを慎重に上げ下げします。システムのバランスが取れたら、サンプルコンテナを取り出し、きれいで砕いた頁岩サンプルをサンプルコンテナにロードします。サンプル・コンテナを取り付けてから、カップリングを適切な位置に設定します。

次に、サンプルプールを再度取り付け、エッジがフランジ内に保持されるように注意します。ネジを左右対称に取り付け、優しく均一な力でネジを回します。サンプルプールを設置した後、二重壁のサーモスタットを取り付けてみて、後の浮力測定でスムーズに設置できることを確認してください。

これを確認したら、二重壁のサーモスタットを取り外します。次に、カップリングコントローラーのつまみを各位置に回してバランスを確認します。温度センサーを挿入し、電気加熱シースと絶縁カバーを取り付けます。

電気加熱電源を接続し、電源を入れます。次に、装置ソフトウェアで前処理プログラムを選択し、設定メニューを開きます。測定値に名前を付け、真空源を選択し、電気加熱を選択します。

サンプル温度を摂氏105度、結合温度を摂氏20度、持続時間を600分に設定します。次に、前処理プログラムを実行します。その後、電気暖房をオフにし、電源を切断します。

電熱シースを取り外し、温度センサーを挿入して、二重壁のサーモスタットを取り付けます。サーモスタットを接着剤の断熱カバーで包みます。次に、ソフトウェアで浮力測定プログラムを選択し、構成ウィンドウを開きます。

オイルバスの温度を摂氏50度に設定します。最大圧力を 70 bar に、圧力ランプを 2 bar/分に、圧力ステップ数を 7 に設定します。次に、通常5〜8時間かかるプロセスを実行します。

その後、収着測定プログラムを選択します。脱着が評価される場合は、オイルバスを摂氏50度に維持し、19の圧力ポイントを設定して、ゼロバーから250バールにステップアップし、ゼロバーに戻します。次に、実験用ガスをガス2ではなくガス1を選択し、プログラムを実行します。

必要に応じて加圧ポンプを使用して、実験用ガス圧力を目標値まで手動で上げます。装置からコンポーネントを取り外す前に、プロセスを終了させてください。2つの頁岩標本を粉砕し、粒子サイズで分割しました。

すべてのサンプルで、絶対メタン吸着容量は、0〜60バールの圧力で直線的に増加しました。その後、絶対吸着容量は徐々に停滞しました。過剰な吸着能力は、低圧でも同様の傾向をたどり、約80〜100バールで最大に達し、その後、圧力が増加するにつれて減少しました。

粒子サイズが約250マイクロメートルの頁岩サンプルは、一般に、最大絶対吸着能力と過剰吸着能力が最も高いものでした。これは、岩石が小さな粒子に粉砕され、ミクロポアとメソポアが結合してメソポアとマクロポアを形成し、頁岩の総比表面積が減少したことに起因していました。この手法について最初にこのアイデアが浮かんだのは、さまざまな領域での頁岩の等温吸着実験に大きな粒子をどのように使用すべきかを検討したときでした。

このテクニックを習得すると、適切に実行すれば24時間で実行できます。