Estudo experimental da relação entre o tamanho de partícula e capacidade de adsorção de metano em xisto

Este método pode ajudar a responder a perguntas-chave no campo de gás de xisto sobre a relação entre o tamanho das partículas e a capacidade de adsorção do xisto. A principal vantagem desta técnica é que o método gravimétrico requer menos parâmetros e produz melhores resultados em termos de precisão e simulação de estrutura subterrânea real. Primeiro, ligue o computador de equilíbrio de suspensão magnética e inicie o controlador de acoplamento de suspensão magnética.

Abra o cilindro de gás dois hélio e ajuste-o aproximadamente para a pressão de saída apropriada com a válvula de controle. Em seguida, confirme se o botão do controlador de acoplamento de suspensão magnética está na posição Desligado. Em seguida, ligue o controlador de temperatura do instrumento, o aquecedor de banho de óleo e a bomba de vácuo.

Coloque o controlador de acoplamento na posição Ponto Zero, aguarde um a dois minutos e confirme se as leituras estão normais e estáveis. Verifique as posições do ponto de medição da mesma maneira. Em seguida, coloque o controlador na posição Ponto Zero.

Inicie o software de controle do sistema. Selecione o programa Medição em branco e abra a janela de configuração. Nomeie a medição, selecione o gás dois para usar o gás hélio, selecione outro fluido e selecione o banho de fluido.

Defina a pressão máxima para 70 bar com sete etapas de pressão, a rampa de pressão para dois bar por minuto e a temperatura do banho de óleo para 50 graus Celsius. Execute o programa e calcule a massa e o volume do recipiente de amostra vazio. Após o término do teste em branco, ajuste o ponto de ajuste de pressão de gás e dois hélio para uma bar.

Iniciar a dosagem de gás para encher a piscina de amostras com hélio até que esteja próximo da pressão atmosférica. Em seguida, pare a dosagem de gás. Em seguida, puxe o sensor de temperatura para baixo.

Desmonte a jaqueta de algodão isolante e o termostato de parede dupla. Apoie o termostato de parede dupla quando o último parafuso for removido. Descarregue o termostato de parede dupla, tomando cuidado para não bater no tubo transversal do sensor com a chave.

Em seguida, desmonte o pool de amostras removendo os seis parafusos simetricamente. Abra cuidadosamente o pool de amostras. Em seguida, verifique se a estrutura de equilíbrio do instrumento está nivelada.

Para ajustar a estrutura do equilíbrio, gire o botão do controlador de acoplamento magnético para Desligado e levante ou abaixe cuidadosamente os pés e os parafusos de suporte. Assim que o sistema estiver equilibrado, retire o recipiente de amostra e carregue uma amostra de rocha de xisto limpa e triturada no recipiente de amostra. Instale o sample recipiente e, em seguida, coloque o acoplamento na posição apropriada.

Em seguida, reinstale o pool de amostras, tomando cuidado para manter as bordas dentro do flange. Instale os parafusos simetricamente e gire os parafusos com força suave e uniforme. Depois de instalar o pool de amostras, tente instalar o termostato de parede dupla para garantir que ele possa ser instalado sem problemas na medição de flutuabilidade posterior.

Uma vez confirmado isso, remova o termostato de parede dupla. Em seguida, gire o botão do controlador de acoplamento para cada posição para verificar o equilíbrio. Insira o sensor de temperatura e instale a bainha de aquecimento elétrico e a tampa de isolamento.

Conecte a fonte de alimentação de aquecimento elétrico e ligue a energia. Em seguida, selecione o programa de pré-tratamento no software do instrumento e abra o menu de configuração. Nomeie a medição, escolha a fonte de vácuo e selecione o aquecimento elétrico.

Defina a temperatura da amostra para 105 graus Celsius, a temperatura de acoplamento para 20 graus Celsius e a duração para 600 minutos. Em seguida, execute o programa de pré-tratamento. Em seguida, desligue o aquecimento elétrico e desconecte a fonte de alimentação.

Remova a bainha de aquecimento elétrico, insira o sensor de temperatura e instale o termostato de parede dupla. Enrole o termostato com uma tampa de isolamento adesiva. Em seguida, no software, selecione o programa de Medição de Flutuabilidade e abra a janela de configuração.

Defina a temperatura do banho de óleo para 50 graus Celsius. Defina a pressão máxima para 70 bar, a pressão ramp para dois bar por minuto e o número de passos de pressão para sete. Em seguida, execute o processo, que geralmente leva de cinco a oito horas.

Depois disso, selecione o programa de medição de sorção. Se a dessorção for avaliada, mantenha o banho de óleo a 50 graus Celsius e defina 19 pontos de pressão, passando de zero bar para 250 bar e de volta para zero bar. Em seguida, escolha o gás um em vez do gás dois para o gás experimental e execute o programa.

Use uma bomba pressurizada, se necessário, para aumentar manualmente a pressão do gás experimental até o valor alvo. Deixe o processo terminar antes de remover qualquer componente do instrumento. Dois corpos de prova de xisto foram triturados e divididos por tamanho de partícula.

Para todas as amostras, a capacidade absoluta de adsorção de metano aumentou linearmente com pressão entre zero e 60 bar. Depois disso, a capacidade absoluta de adsorção se estabilizou gradualmente. O excesso de capacidade de adsorção seguiu uma tendência semelhante em pressões mais baixas, atingiu um máximo em cerca de 80 a 100 bar e depois diminuiu com o aumento da pressão.

Amostras de xisto com tamanhos de partícula de cerca de 250 micrômetros geralmente tiveram a maior capacidade máxima absoluta e excesso de adsorção. Isso foi atribuído à rocha sendo esmagada em partículas menores e a microporos e mesoporos se conectando para formar mesoporos e macroporos, diminuindo a área total da superfície específica do xisto. Tivemos essa ideia para esse método pela primeira vez quando consideramos como partículas grandes deveriam ser usadas para experimentos de adsorção isotérmica de xisto em diferentes regiões.

Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em 24 horas se for executada corretamente.