Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

دراسة تجريبية للعلاقة بين حجم الجسيمات، والقدرة على امتصاص غاز الميثان في الصخري

Published: August 2, 2018 doi: 10.3791/57705
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1Institute of Geomechanics/Key Lab of Shale Oil and Gas Geological Survey, Chinese Academy of Geological Sciences

Summary

ونحن نستخدم جهاز امتزاز متحاور، محلل امتزاز الجاذبية، لاختبار قدرة الامتزاز أحجام الجسيمات المختلفة من الزيت الصخري، بغية معرفة العلاقة بين حجم الجسيمات، وقدرة الامتزاز الصخري.

Abstract

كمية الغاز الممتزة الصخري معلمة رئيسية المستخدمة في تقييم موارد الغاز الصخري وتحديد المنطقة المستهدفة، وأيضا معيار هام لتقييم قيمة استخراج الغاز الصخري. حاليا دراسات حول العلاقة بين الامتزاز الميثان وحجم الجسيمات المثيرة للجدل. في هذه الدراسة، يتم استخدام جهاز امتزاز متحاور، محلل امتزاز الجاذبية، لاختبار قدرة الامتزاز أحجام الجسيمات المختلفة في الصخري لتحديد العلاقة بين حجم الجسيمات، وقدرة الامتزاز الصخري. الأسلوب ثيجرافيميتريك يتطلب معلمات أقل وتنتج نتائج أفضل من حيث الدقة والاتساق من أساليب مثل الأسلوب الحجمي. وتجري قياسات الجاذبية في أربع خطوات: قياس فارغة وتجهيزها، وقياس الطفو وقياسات الامتزاز والامتزاز. قياس الجاذبية ويعتبر حاليا أن تكون طريقة أكثر علمية ودقيقة لقياس مقدار الامتزاز؛ ومع ذلك، تستغرق وقتاً طويلاً وتتطلب تقنية قياس دقيق. التوازن تعليق المغناطيسي (MSB) هو المفتاح للتحقق من دقة واتساق هذا الأسلوب. وتظهر النتائج أن ترتبط قدرة الامتزاز وحجم الجسيمات، ولكن عدم وجود علاقة خطية، وأدسوربشنز في جزيئات غربلة إلى تنسجم 40-60 و 60-80 تميل إلى أن تكون أكبر. ونحن نقترح أن الامتزاز الأقصى المقابل لحجم الجسيمات هو حوالي 250 ميكرومتر (60 مش) في كسر الغاز الصخري.

Introduction

الزيتي هو صخرة طين مع ورقة رقيقة من الفراش، الهيكل، الذي يخدم كصخرة مصدر غاز الصخري وخزان. الصخري، تباين قوية تتكون من نانو وميكرون الحجم المسام واحافير جرابتوليتي المعترف بها عموما1،،من23.

الغاز الصخري يتم استغلالها تجارياً في لوحة اليانغتسى، جنوب الصين. كنظام غاز غير تقليدية الذي يخدم كمصدر صخرة وخزان لغاز الميثان، مستمدة من المادة العضوية داخل الصخري من خلال العمليات الأحيائية و/أو حرارة4،5الغاز الصخري. يتم تخزين الغاز الطبيعي في الخزانات في واحد من ثلاثة أشكال: تمتز الغاز على سطح المادة العضوية أو المعادن غير العضوية والغاز مجاناً في المسام والكسور، وحل الغاز في المياه والبيتومين6،7. تشير الدراسات السابقة إلى أن يمثل الغاز الممتزة 20-85 في المائة من إجمالي الغاز في تشكيلات الصخري6. ولذلك، البحوث المتعلقة بقدرة الامتزاز الصخري والعوامل المتحكمة في هامة لاستكشاف وتطوير موارد الغاز الصخري.

قدرة الامتزاز الميثان الصخري تم الاعتراف على نطاق واسع باعتباره متفاوتة إلى حد كبير مع درجة الحرارة والضغط والرطوبة، النضج، وتشكيل المعادن، والمواد العضوية ومساحة محددة1،4،5 ،،من67؛ وقد أكدت الدراسات السابقة وجود ترابط أكبر حجماً وأكثر وضوحاً بين العوامل الخارجية مثل درجة الحرارة والضغط والامتزاز والرطوبة وغاز الميثان.

ومع ذلك، دراسات عن الترابط بين العوامل الجوهرية مثل حجم الجسيمات وامتزاز غاز الميثان مثيرة للجدل. كانغ والجماعة الإسلامية تشير إلى أن قدرة الامتزاز الميثان من نفس الزيادات العينات الصخري مع انخفاض في حجم الجسيمات8،14، بينما يرى صلة بين حجم الجسيمات والامتزاز روبل وتشانغ المحدودة استناداً إلى منحنيات الامتزاز متحاور9،،من1011. وباﻹضافة إلى ذلك، دون معايير لبروتوكول تقييم امتزاز غاز الصخري، المختبرات في الصين عادة تطبيق بروتوكولات التقييم امتزاز الفحم لتقييم امتزاز الغاز الصخري. لتوضيح العلاقة بين حجم الجسيمات والامتزاز، فضلا عن التحقيق في منطقة استكشاف المحتملين، حصلنا على عينات الصخري من رواسب سميكة من الزيت الصخري البحري تبلد ولينغ في لوحة اليانغتسى الأعلى. طبق هو محلل امتزاز الجاذبية لقواعد السلوك متحاور الحصول اكسبيريمينتاند الامتزاز على العلاقة بين حجم الجسيمات والامتزاز.

أساليب الحجمي والجاذبية هي الطرق الرئيسية المستخدمة لاختبار الامتزاز متحاور للزيت الصخري. وحدة التخزين هي المعلمة الرئيسية لأسلوب الحجمي، الذي يتأثر بسهولة بدرجة الحرارة والضغط12،،من1314. بسبب عدم اليقين في تحليل الأخطاء، نشر التراكمية في القياسات المباشرة باستخدام الأسلوب الحجمي لحساب المبالغ الامتزاز يؤدي إلى خطأ كبير في نتائج القياس، مما يتسبب الشاذ امتزاز الايسوثرم14 ،15. بالمقارنة مع الأسلوب الحجمي، أسلوب قياس الجاذبية يتطلب معلمات أقل وينتج عن أخطاء الأصغر: لأنه هو المحافظة الكتلة، بالوزن والكتلة لطريقة قياس الجاذبية لا تتأثر بدرجة الحرارة والضغط12. ويعتبر أسلوب أكثر علمية ودقيقة لقياس مقدار ثيدسوربشن الامتزاز في الوقت الحاضر.

يستخدم هو محلل امتزاز الجاذبية في هذه التجربة، التي لديها حد أقصى اختبار الضغط 70 الآلام والكروب الذهنية (700 بار) ودرجة حرارة 150 درجة مئوية. درجات الحرارة والضغوط المتولدة عن الأجهزة القديمة منخفضة جداً محاكاة تواككوراتيلي درجة الحرارة والضغط لتشكيل عميقة تحت الأرض. المفتاح لاستخدام جهاز تحليل امتصاص هو التوصل إلى التوازن المغناطيسي تعليق لدقة وزنها بالمواد عينة، مع دقة من 10 ميكروغرام. ويعتمد الجهاز وضع تدفئة حمام نفط المتداولة ويمكن التحكم في درجات الحرارة لفترة طويلة إلى داخل 0.2 درجة مئوية. منخفض دقة جهاز قديم، وهكذا سيكون الخطأ أكبر من تلك التي تم الحصول عليها مع الصكوك الأحدث. وتجري العمليات التجريبية مع البرامج المقدمة من الجهاز. سيتم تحديث نظام التشغيل بشكل منتظم للتأكد من التحليل الذي يقع بالقرب من الظروف الفعلية تحت الأرض12.

توازن تعليق مغناطيسي (MSB) يستخدم في أسلوب قياس الجاذبية لاختبار الامتزاز متحاور الميثان من الزيت الصخري دون الاتصال المباشر بين العينة والمعدات، وفي درجات الحرارة العادية والضغط. يتم وضع العينة في حمام السباحة قياس، الذي يمكن أن ينتقل وزن العينة إلى التوازن من خلال تعليق عدم الاتصال اقتران إليه12،13. في ظل التوازن، هناك مغناطيس مع وقف التنفيذ، يسيطر عليها وحدة تحكم مصممة خصيصا تسمح الحرة تعليق المغناطيس الدائم أدناه. مغناطيس دائم يربط استشعار الموقف وحاوية العينة مع الإطار اقتران. هو وظيفة الإطار اقتران زوجين أو فصل حاوية العينة إلى مغناطيس دائم تعليق قضيب14،،من1516.

لدينا عينات المقاسة تتعلق العضوية الغنية بالأسود المودعة في السحنة البحرية لتشكيل "ماكسي طويلة"، "سيلوريان السفلي" في دوجن، مقاطعة قويتشو. مجال البحث في تبلد ولينغ، لوحة اليانغتسى العلوي، التي تحدها من حوض سيتشوان إلى الشمال الغربي والمنطقة الجبلية شيويه التكتونية إلى جنوب غرب17. تبلد ولينغ هو نقل الهيكلية ومنطقة انتقالية بين حوض سيتشوان ومنطقة الجبال شيويه التكتونية، التي تلقي الودائع الجرف الضحلة-أعماق البحار، ووضعت الصخري الأسود البحرية على نطاق واسع خلال Silurian المبكر؛ ثم تم فرضه تبلد بشدة الأحداث التكتونية مثل الحركة الهندية-الصينية، وحركة يانشان، وحركة جبال الهيمالايا، التي تشكل طيات متعددة المراحل وأخطاء أونكونفورميتيس18. الصخري الأسود البحرية في تبلد ولينغ قد تأثر إلى حد كبير بالظروف الجيولوجية المعقدة، التي شكلت احتياطيات الغاز الصخري. كمنطقة نقل هيكلي، هو تبلد بقعة الحلو للتنقيب عن الغاز الصخري، الذي يتميز تشوه أضعف وتوليد الغاز الصخري أفضل والحفاظ على الشروط ومطابقة الكسر الطبيعية أفضل من الفخاخ19.

وتجري قياسات امتصاص الضغط العالي استناداً إلى إجراءات موحدة، بتوجيه البروتوكول جهاز الامتزاز متحاور، التي قد قد أعدت على نحو شامل في عدة منشورات10،11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16-وأنجزت تجارب الامتزاز متحاور في مختبر مفتاح من الزيت الصخري والغاز التحقيق والتقييم للأكاديمية الصينية لعلوم الأرض. يتم قياس الجاذبية الاضطلاع برصيد تعليق مغناطيسي (MSB) في أربع خطوات: قياس فارغة وتجهيزها، وقياس الطفو وقياس الامتزاز والامتزاز (الشكل 1و الشكل 2).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. إعداد نموذج

  1. وصف العينة
    1. قياس الكربون العضوي الكلي (TOC) استخدام جهاز جدول محتويات (انظر الجدول للمواد) عند درجة حرارة 20 درجة مئوية ورطوبة النسبية من 65% (لكل معيار GB/T 19145-2003).
    2. إجراء قياس انعكاس فيترينيتي على أبواب مصقول من الزيت الصخري استخدام مجهر فوتومتريه (انظر الجدول للمواد).
  2. تنظيف العينة وسحق
    ملاحظة: لتجنب تأثير العوامل الداخلية والخارجية المختلفة وكذلك إينهوموجينيتي من الزيت الصخري، قدر الإمكان، تحديد عينة الصخر الزيتي كبير من الفراش الأفقي الأصلي لهذه التجربة.
    1. حدد عينة الصخر الزيتي كبيرة (حوالي 20 سم طويلة، 15 سم واسعة، و 2 سم ارتفاع) من الفراش الأفقي الأصلي.
    2. قم بتنظيف العينة وسحق السفينة بالقطن الماصة وملاقط والاسيتالديهيد.
    3. سحق بيدينجسامبلي الزيتي الأفقي الأصلي كبيرة إلى قطع صغيرة مع مطرقة، ذلك لأنه يمكن وضعها في طاحونة ضيق الغاز المتبقية. يمكن العثور على الوقت سحق مناسبة (حوالي 3 دقائق) من خلال التجارب الأولية.
    4. ثم، منخل العينة إلى 20-40، 40-60، 60-80، 80-100، وعنها 100-120 من الجسيمات النخل الأولى عن طريق شبكة 100-120، ثم شبكة 80-100 ومش 60-80 ومش 40-60، وأخيراً شبكة 20-40.
    5. تجاهل أي جزيئات الصخري غير مطابقة. سوف يكون هناك بعض العينات المهملة (حوالي 5 غ) عندما يكون الوقت سحق 3 دقيقة.
    6. قم بتسمية كل عينة 20-40-1، 40-60-1, 60-80-1، 80-100-1، و 100-120-1 (هذا هو G1 في نتائج الممثل).
    7. تكرار العملية المذكورة أعلاه مع عينة أخرى (طويل حوالي 20 سم، 15 سم على نطاق واسع، وارتفاع 2 سم؛ واستخدام الزيتي مختلفة مع تشكيلة مختلفة أو جدول المحتويات)، وإنشاء مجموعة من تكرار تجارب للتباين. قم بتسمية كل عينة ك 20-40-2، 40-60-2، 60-80-2، 80-100-2، و 100-120-2 (G2 في نتائج الممثل).

2-طرق تجريبية

  1. إنشاء مختبر
    1. ضع الصكوك في منطقة هادئة وخالية من الاهتزاز في مختبر نظيفة مع لا التداخل الكهرومغناطيسي. يجب أن تكون درجة حرارة المختبر 10-40 درجة مئوية.
      ملاحظة: ستجري التجربة في درجة حرارة الغرفة لفترات طويلة من الوقت (عدة أيام).
    2. استخدام التيار المتردد في 230 الخامس (± 10%) و 50 هرتز-تضمن كل خط إمدادات الطاقة الجذرية لديها حاليا أكثر من 10 ألف ويتم التعامل معها بأمان مع فارق أرض. إذا كانت شبكة الكهرباء سيئة، يجب أن يستخدم وحدة تزويد طاقة إضافية.
    3. استخدام اسطوانات الغاز بدرجة نقاء عالية الغاز (لا تقل عن 99.999%). إصلاح جميع الاسطوانات بقوة.
    4. إذا تم استخدام الغاز الخطرة في التجربة، ضمان أن المختبر مرافق التهوية والعادم، جنبا إلى جنب مع جهاز إنذار غاز خطرة. استخدام فقاعات الصابون بشكل منتظم للكشف عن أي تسرب من اتصالات أنابيب12.
    5. تجنب أشعة الشمس المباشرة.
  2. بدء تشغيل أداة
    1. الطاقة على جهاز الكمبيوتر وبدء تشغيل البرنامج الرئيسي.
    2. افتح الاسطوانة وضبطه لضغط الإخراج المناسب (ضبط ضغط أووتجاسينج إلى 5-6 بار وضغط اسطوانة الغاز إلى حوالي 70 بار).
    3. تشغيل الأداة. عند اقتران وحدة تحكم قد تم تشغيله، يحتاج المقبض على البقاء في وضع إيقاف التشغيل. فتح النفط حمام ومضخة فراغ السلطة.
  3. قياس فارغة
    1. تفكيك تجمع العينة ووضع دلو عينة نظيفة فارغة داخل وتثبيت الأكمام دليل المعادن. تحقق من اقتران ZP/MP وضبطه للدولة المعنية.
    2. التحكم في الرصيد على وحدة تحكم اقتران والتبديل إلى جميع المناصب في ZP/MP1/MP2. مراقبة التغيرات في توازن القراءة والتأكد من القراءة طبيعية ومستقرة. إذا القراءة غير صحيحة أو غير مستقرة، فمن الضروري لضبط المستويات على 4 أقدام كل من الرأس مسطحة، استناداً إلى الحالة، أو موضع المسمار الدعم المرتفع والمنخفض.
    3. تحميل تجمع العينة، ومراقبة درجة حرارة زيت حمام سترة، وغطاء عزل الحرارة.
    4. حرك مقبض تحكم اقتران إلى الموضع ZP.
    5. تعيينها إلى البرنامج قياس فارغة في البرنامج.
      1. انقر فوق تكوين القياس واسم عنوان وحدد الغاز 2 وسوائل أخرى، وحدد حمام السائل.
      2. ضبط درجة حرارة العينة إلى 50 درجة مئوية، وأقصى ضغط لشريط 70، خطوة الضغط على 7، منحدر الضغط على 2 بار/دقيقة والحراريات السوائل إلى 50 درجة مئوية.
        ملاحظة: لاختبار فارغة، استخدام ن2 (مستحسن) أو حه في الضغط المناسب (0-70 بار). وزن دلو فارغ. عند درجة حرارة يتسق مع درجة حرارة الامتزاز، يدير برنامج التشغيل، التي عادة ما تستغرق 7-8 ح التجريبية. وأخيراً، نوعية وحجم دلو فارغ يمكن الحصول يدوياً عند الانتهاء من ذلك (راجع الخطوة 2.8.1).
        تنبيه: 6 مجموعات من مسامير على شفة تجمع العينة يتم تفكيك استخدام الداخلية الستة-زاوية وجع ووجع الثابتة للصك. لاحظ أنه عندما تتم إزالة آخر مجموعة من المسامير، حاجة تجمع العينة المقرر عقدها لتجنب الوقوع.
  4. صك موازنة (إذا لزم الأمر)
    ملاحظة: يجب أن يكون التشغيل الحركة الصك قوة ناعمة وموحدة.
    1. لا اهتز بشدة دعم التوازن (وإلا فإنها قد يخل بالتوازن) أو نقل موضع الإطار. عند استخدام مفتاح الربط، أن يكون حريصا على عدم ضرب أنبوب الاعتراضية استشعار قرب الشفة الخروج من الموقف.
    2. عندما يتم تأكيد التوازن، نقل ZP إلى الوضع OFF.
    3. التحقق ما إذا تم تثبيت خاتم س على شفة تجمع العينة. استبدال الحلبة س إذا كان هناك ضرر خطير أو تشوه.
    4. إعداد عينة تجمع عمودياً، حتى أن ترتبط الشفاه العليا والسفلي، التي سوف تحافظ على الدولة عموما الرأسي.
    5. وأخيراً، قم بتثبيت 6 مجموعات من المسامير.
      1. استخدام وجع لربط البراغي، باستخدام أسلوب ربط متناظرة للتأكد من أن اتصال الوجه شفة ضيقة ولا منحرفة. وينبغي أن تكون درجة ابزيم مجموعات 6 مسامير متسقة قدر الإمكان13.
      2. باياتينشن إلى كاب دوامة تحت مجموعات 6 مسامير للحفاظ على كل حافة من الشفة، لتجنب صعوبة عند تثبيت سترة حمام زيت الخلفي.
    6. في حالة استخدام التدفئة الكهربائية، تثبيت الطين العزل وإصلاحه مع عصابة هوب دون حزمة القطن عزل خارجي.
    7. في حالة استخدام حمام زيت التدفئة، تثبيت سترة حمام زيت من الأسفل حتى تجمع عينة، حتى الأعلى وشفة علوية مسطحة. تثبيت ثلاثة مسامير في الجزء السفلي لإصلاح سترة حمام الزيت في المكان.
    8. التحقق من ما إذا كان موقف ZP/MP1/MP2 وقراءة الميزان طبيعية، ثم حرك مقبض تحكم اقتران إلى الموضع ZP.
  5. قياس تجهيزها
    1. تفكيك تجمع عينة ومكان العينة في البرميل عينة. تحقق من اقتران ZP/MP وتكييفها للدولة المعنية.
    2. تحميل تجمع العينة وتغطية المواد العازلة الحرارية الكهربائية.
    3. حرك مقبض تحكم اقتران إلى الموضع ZP.
    4. سيتم تشغيل برنامج التشغيل تلقائياً. قم بتعيين برنامج المعالجة في البرنامج. انقر فوق لتكوين القياس، اسم عنوان، حدد تحديد فراغ، سخان كهربائي، ضبط درجة حرارة العينة في 150 درجة مئوية واقتران درجة الحرارة 20 درجة مئوية، وحددت المدة 600 دقيقة. وعادة ما تأخذ هذه الخطوة ح 10.
  6. قياس قابلية الطفو
    1. تفكيك غمد التدفئة الكهربائية، وتثبيت درجة الحرارة مراقبة النفط حمام سترة وغطاء العزل الحراري، التي إيسادهيسيفي.
    2. بدء برنامج قياس الطفو في البرنامج وتعيين حمام زيت التدفئة درجة الحرارة على 50 درجة مئوية والحرارة لحوالي 4 حاء 7 نقاط الضغط سوف تقسم تحت ضغط الحد الأقصى من شريط 70. سيتم تشغيل برنامج التشغيل تلقائياً.
      ملاحظة: قياس الطفو هو نفس قياس فارغة.
      تنبيه: سحب المشترك إمدادات الطاقة الحرارية الكهربائية قبل إزالة المشترك استشعار درجة الحرارة في الجزء السفلي من حوض السباحة عينة. بعد تحميل النموذج، تذكر للتحقق إذا كان يتم إدراج استشعار درجات الحرارة.
  7. قياس الامتزاز
    1. قم بتعيين برنامج قياس الامتزاز في البرنامج. بدء تشغيل البرنامج وسيتم تشغيله تلقائياً.
    2. إذا كانت هناك حاجة إلى عملية الامتزاز، وضع هذا الأمر في برنامج قياس الامتصاص والحفاظ على درجة حرارة السوائل الحراريات عند 50 درجة مئوية، وتعيين نقاط الضغط 19 (مثلاً، 0، 10، 20، 40، 60، 80، 100، 150، 200، 250، 200، 150، 100، 80، 60، 40، 20، 10 ، وبار 0). ثم بدء تشغيل البرنامج، الذي سيقوم بتشغيل تلقائياً.
    3. تعيين الضغط يدوياً، باستخدام مضخة الضغط، عند ضغط الغاز لا يمكن الوصول إلى القيمة المحددة تلقائياً.
      تنبيه: بعد نهاية التجربة، الصك تلقائياً العادم والحفاظ على حالة فراغ لفترة من الوقت. سيتم إنهاء البرنامج تلقائياً، وسيتم إغلاق جميع الصمامات.
  8. حساب
    1. يمكن تحديد النظام تلقائياً تصحيح النتائج التجريبية باستخدام المبادئ التالية. العلاقة بين وزن القراءة، قراءة صينية، الطفو عينة، والطفو الامتزاز على النحو التالي10،11،،من1213:
      مأ = Δm - mSC - mS + (VSC + VS + VA) × ف
      مأ      : كتلة من الغازات بالامتزاز؛ Δm: أسلحة التوازن القراءة؛ ماتفاقية استكهولم: كتلة من علبة عينة (التي تم الحصول عليها من قياس فارغة)؛ mS: الشامل للعينة (التي تم الحصول عليها من قياس قابلية الطفو)؛ Vاتفاقية استكهولم: حجم علبة عينة (التي تم الحصول عليها من قياس فارغة)؛ VS: حجم العينة (التي تم الحصول عليها من قياس قابلية الطفو)؛ VA: حجم عينة الغاز الامتزاز (التي تم الحصول عليها من قياس الامتزاز)؛ Ρ(p,T,y): الكثافة المحسوبة من "معادلة الدولة" أو عن طريق القياس.
  9. إنجاز
    1. قم بإنهاء البرنامج، وقم بإغلاق جهاز الكمبيوتر. إغلاق اسطوانات الغاز التجريبية.
    2. إلا إذا كان يحدث بفترة قصيرة من الضياع، ليس أكثر من 3 أيام، وقف السلطة للصك، وليست هناك حاجة للحفاظ على سلطة الدولة لكل نظام. ونحن نقترح أن يتم نقل مقبض تحكم اقتران إلى الوضع OFF.
    3. إذا كان الصك الذي يحتاج إلى وقفه لفترة طويلة، يمكن إيقاف تشغيل الطاقة لكل نظام. قبل أن يتم إيقاف تشغيل الطاقة وحدة تحكم اقتران، المقبض يحتاج أولاً إلى نقلها إلى موقف قبالة. تأكيد أن أضواء مصباح OFF وأضواء أخرى خارج، ثم قم بإغلاق سلطة المراقب المالي.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Figure 1
الشكل 1 : البنية التجريبية للغاز الجاذبية الامتزاز في درجات الحرارة العالية والضغوط- يظهر هذا الشكل في الإعداد للتجربة الامتزاز متحاور: () النفط حمام تدفئة الجهاز للحمام السوائل؛ (ب) التدفئة الكهربائية جهاز للتدفئة الكهربائية؛ (ج) التوازن تعليق المغناطيسي-الامتزاز الجاذبية المحلﻻت (الشكل 2)؛ (د) نظام التشغيل (أجهزة الكمبيوتر المركزية ومراقبة)؛ ونظام الضخ والضغط (ه) الغاز. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

المكونات المعدنية لهذه العينات تتميز بالكوارتز عالية والطين معتدلة، الفلسبار منخفضة وتوزيع واسع جرابتوليتي. إظهار العينات محتوى رطوبة أقل من 1 في المائة، استناداً إلى عينة تجفيف التجربة. وبالإضافة إلى ذلك، هو مضمون جدول المحتويات من العينة 4.2% (wt %). انعكاس فيترينيتي ريال عماني هو حوالي 2.5%، التي لا تزال في مرحلة النضج أكثر من النضج. وترد في الجدول 1الخصائص الفيزيائية المعدنية وخزان.

Table 1
الجدول 1. أن العلاقة بين المعلمات الصخري والميثان متحاور الامتزاز.

عندما تحت نقطة الصفر الدولة (ZP)، وهي تنفصل المربع اقتران لاستشعار الموقف؛ وبالتالي، لا ينتقل نوعية العينة والعينة الحاوية للتوازن. عندما تحت نقطة قياس الدولة (MP)، ويقترن المربع اقتران لاستشعار الموقف وكتلة العينة وحاوية العينة ويحال إلى التوازن لقياس جودة12،،من1314.

التبديل التلقائي العادية ZP والنائب يمكن فعالية إزالة الأثر السلبي الناجم عن الأصيل الانجراف صفر الرصيد الإلكترونية وتقديم قياس عالية الدقة. هيكل مبدأ يمكن أن ينظر في الشكل 2.

Figure 2
الشكل 2 : قلب أدوات تحليل الامتزاز-موازن تعليق المغناطيسي. عينة الحمراء الخلية نموذج بعينه، وعينه الزرقاء هو خلية العينة دون عينة. السهم أعلاه العينة خطاف، ويشير السهم المزدوج الجانب تقلص في أعلى يمين إلى أن يزيد القوة المغناطيسية توازن الارتفاع المغناطيسي، رفع الأوزان وعينات، أسفر عن تقصير المسافة. تم تعديل هذا الرقم من تقرير (تقرير العملية أداة تجريبية؛ والمراسلات الخاصة) بواسطة "تشن قانغ". الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

ارتفع مقدار الامتزاز خطيا مع زيادة الضغط أثناء 0 ~ 60 بار، فترة الضغط المنخفض. بعد ذلك، معدل نمو الامتزاز انخفضت تدريجيا إلى ما يقرب من 0. بالإضافة إلى ذلك، الامتزاز المطلقة من الزيت الصخري وصلت إلى حالة تشبع خلال فترة الضغط العالي مع تصحيح أو انخفاض في قدرة الامتزاز امتصاص الحد الأقصى دون تصحيح (الشكل 3، الجدول 2).

Figure 3
الشكل 3 : تجربة الامتزاز متحاور الميثان من حجم الجسيمات مختلفة. هذه اللوحات تظهر () الامتزاز البيانات من G1 مع التكيف، (ب) بيانات الامتزاز G1 دون تسوية، (ج) بيانات الامتزاز G2 مع التكيف، و (د) بيانات الامتزاز G2 دون تعديل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Table 2
الجدول 2. الامتزاز الأقصى متحاور الميثان تجربة بيانات حجم الجسيمات المختلفة.

وكانت الحد الأقصى المطلق أدسوربشنز (مإس) من عينة G1 2.99 مغ/ز و 3.03 مغ/ز، 3.16 مغ/ز، 2.95 مغ/ز و 3.01 مغ/ز؛ في ترتيب الجسيمات تنسجم عينة من 20-40 إلى 100-120؛ عندما توصلوا إلى حالة التشبع (الشكل 3). وبالإضافة إلى ذلك، أدسوربشنز الزائدة كحد أقصى (مexc) من عينة G1 كانت 2.37 مغ/ز 2.49 مغ/ز، 2.46 مغ/ز، 1.98 ملغم/غرام، و 2.32 مغ/ز؛ في النظام (الشكل 3ب). وبالإضافة إلى ذلك، الحد الأقصى المطلق أدسوربشنز (مإس) من عينة G2 كانت 2.51 مغ/ز 3.11 مغ/ز، 3.10 mg/g، 2.93 ملغ/غ، و 3.18 مغ/ز؛ في النظام؛ عندما توصلوا إلى حالة التشبع (الشكل 3ج). وأخيراً، وأدسوربتيونس الزائدة كحد أقصى (مexc) من عينة G1 كانت 2.34 مغ/ز و 2.53 مغ/ز، 2.40 مغ/ز، 2.07 مغ/ز و 2.21 مغ/ز؛ في النظام (الشكل 3د).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

وترد في الجدول للموادالمواد المستخدمة في هذه التجربة. قبل إزالة تجمع العينة، فإنه يجب تأكيد أن درجات الحرارة والضغط في تجمع العينة في الضغط العادي ودرجة حرارته طبيعية؛ خلاف ذلك، هناك خطر الإصابة. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية، الانتظار لدرجة الحرارة إلى الانخفاض، ومن ثم تجمع عينة ريموفيثي. إذا كان الضغط مرتفع جداً أو منخفض جداً، يدوياً تعيين ضغط الهواء على البرمجيات واستخدام عامل غاز خامل13،،من1415. عدم تفكيك تجمع عينة أثناء التجربة. بعد الانتهاء من هذه التجربة، الصك في حالة الاستعداد. يجب عرض وحدة تحكم اقتران ZP أو وضع إيقاف التشغيل. حمام النفط المتداولة في حالة إيقاف التشغيل. إزالة مسامير 3 التي تم إصلاحها في الجزء السفلي من الغلاف حمام زيت وعقد المعدن لقط الأكمام عمودياً ومكان سترة إلى يسار دعم ثابت. في هذه العملية، وإيلاء الاهتمام لحماية الأسلاك الكهربائية وأنابيب متصلة إلى السترة. لا ينحني أو تطور كثيرا، حتى لا يتعرض لفصل السطر.

MSB يضمن تطبيق جهاز قياس الجاذبية الامتزاز متحاور على أي نوع من الغازات النصوص (مثلاً، الأكالة والمتفجرة والسامة) في أي نوع من البيئة المتطرفة (مثلالفراغ والضغط العالي)20، 21-حتى تحت الظروف القاسية، مثل جو الضغط العالي أو السامة، وقدرة الامتزاز العينات في دائرة مغلقة يمكن تحليلها بأقصى قدر من الدقة بمعدات22،23،24 ،،من2526. ويمكن قياس كتلة العينة وكثافة متوسطة رد فعل في الوقت نفسه في تجربة واحدة، هو الذي يمكن أن يوفر قدرا كبيرا من الوقت24،،من2526. يمكن أن تضمن بالمعدات وأسلوب تجارب قياس دقة عالية التحمل منذ فترة طويلة مع عدم فقدان الأساس الانجراف أو دقتها. فصل وعزل منطقة التجريب (عينة) ومنطقة وزنها (الرصيد) يتجنب الضرر أو التلوث من التوازن عن طريق وسيلة رد فعل أو الظروف التجريبية، وتمكن من وزن الكتلة في رد فعل عالية الكثافة مختومة 26من الدائرة.

الحد الرئيسي من هذه التقنية، أولاً، أنه يتطلب الكثير من الوقت: 1 عينة أن تكتمل تماما وعادة ما يستغرق 2-4 أيام. وثانيا، توازن واستقرار التوازن المغناطيسي استرفاع بحاجة إلى تصويب بانتظام مع الاستخدام المستمر؛ وبخلاف ذلك، من الصعب تحقيق توازن، الذي سوف تستهلك المزيد من الوقت. بالإضافة إلى ذلك، تأتي عملية تجريبية مع مخاطر معينة (مثلاً، ارتفاع درجة الحرارة والضغط العالي والغازات القابلة للاشتعال والمتفجرة)12،،من1314.

لحسن الحظ، لقد الصكوك الحالية جيدة الاستقرار والسلامة جيدة ودقة عالية وعالية الدقة. وبالإضافة إلى ذلك، هناك أي شرط خاص لهذا نوع العينة، طالما أنها مسحوق مسامية20،21،22. في المستقبل، هذا الأسلوب سوف تكون أكثر توفير الوقت وفعالة، وآمنة ودقيقة، وتناسب أكثر أنواع العينات.

بروتوكول عملية العينة المستخدمة في الدراسات السابقة كانت تستخدم عادة ابتعاثات غاز. الفحم هو صخرة ضخمة، والخواص هيكلياً تتألف من الكربون، بينما الصخري من الطبقات، هيكلياً، روك متباين الرأسي تتكون من عدة معادن الطين23،24،،من2526. عندما سحق وفحص عينات الفحم، الجسيمات في الشبكات المختلفة لا تزال تظهر الخصائص الفيزيائية مماثلة. عند التعامل مع الزيتي، قد تظهر جزيئات ذات أحجام مختلفة الخصائص المادية المختلفة، مثل الامتزاز. والسبب هو أن عند التعامل مع الصخر الزيتي، تكوين المعادن معقد وطبقات هيكل قد تكبير الصورة تباين بين الشبكات المختلفة27،28،،من2930.

عادة ما يستخدم نموذج لانغموير لتناسب الامتزاز متحاور. ويشمل نموذج لانغموير خصائص الامتزاز من دراسة سطح صلب التي حدثت في عام 1916، تستكمل الكيميائي الفرنسي لانغموير؛ وبدأ هذا النموذج من وجهة نظر ديناميكية، الذي يرد في معادلة الدولة أحادي الطبقة، لقرص صلب نونبوروس31. والافتراض الأساسي هو أن سطح الممتزة بل وسلس، وطاقة سطح صلب موحد، تشكيل طبقة جزيء واحد فقط. هناك لا تفاعل بين جزيئات الغاز الممتزة، والامتزاز في25،توازن دينامي26. من وجهة النظر هذه، نموذج لانغموير لا يناسب امتزاز الغاز الصخري، ومن ذلك، لا يتم استخدام الصيغة هنا.

عند اختبار الغاز الصخري دفن الضحلة والفحم مع ضغط منخفض، هناك فرق طفيف بين قدرة الامتزاز الزائدة وقدرة الامتزاز المطلق. ومع ذلك، مع زيادة الضغط، قدرة الامتزاز الزائدة وقدرة الامتزاز المطلقة ستصبح متزايدة. بسبب الدفن العميق والضغط العالي من الزيت الصخري، قدرة الامتزاز ضعيفة نسبيا. إذا لم يعدل، ستكون قدرة الامتزاز الصخري التقليل إلى حد كبير30،،من3132. وهكذا، يستخدم مزيجاً من أساليب تصحيح مختلفة، التي يتم الحصول عليها من قبل النظام. وبالإضافة إلى ذلك، سيتم تلقائياً حذف التعديل النقطة الأخيرة (الشكل 3 وج 3). ومع ذلك، التعديل يقلل أيضا من الفرق في مبلغ الامتزاز بين العينات (الشكل 3).

ميكروبوريس وميسوبوريس في الصخري التحكم الامتزاز المهيمنة على32،مساحة محددة33. واقترح ليانغ وتشانغ على حد سواء أن تجزئة الصخري مكثفة يقلل من العدد من ميكروبوريس وميسوبوريس ويزيد من مقدار8،ماكروبوريس33. قد سحق حركة أيضا كسر أو الهيكلية غاز الزيتي الصخر الزيتي لا يتجزأ إلى قطع (جزيئات كبيرة) لتوليد ميكروفراكتوريس (جزيئات صغيرة)، مما يزيد من مساحة محددة، و وبالتالي زيادة الامتزاز. ومع ذلك، أثناء التجربة، كحركة كسر أو الهيكلية، وواصلت الصخر الزيتي سحقت إلى جزيئات أصغر؛ وميكروبوريس وميسوبوريس في الصخري المتقدمة ومرتبطة ببعضها البعض لتشكل ميسوبوريس وماكروبوريس؛ ولذلك، انخفض إجمالي مساحة محددة والامتزاز الزيتي (الشكل 3ب و 3d). وفي الختام، لا يزيد مقدار الامتزاز مع الانخفاض في حجم الجسيمات إخفاق ويجب أن يكون هناك قيمة الحد الأقصى أو الفاصل الزمني.

ويقترح أن حكم الاختلاف بين قدرة الامتزاز وحجم الجسيمات ليست علاقة خطية، ما إذا كانت الإشارة إلى امتزاز مطلق مع التكيف أو امتزاز مفرط دون تعديل. ولذلك، أنها ذات أهمية كبيرة لمعرفة القيمة القصوى لتحديد حجم الجسيمات عملية التكسير في الصخري. قدرة الامتزاز تصل كحد أقصى في الضغط من 80-100 بار وتنسجم عدد أدسوربتيونس في 40-60 60-80 أكبر. نظراً لعينات من منطقة الدراسة، الامتزاز الأقصى هو حوالي 250 ميكرومتر (مش 60-80)، وقد تكون قيم العينات المأخوذة من مختلف المناطق والطبقات المختلفة (الشكل 3، الجدول 2).

أساليب قياس الجاذبية والحجمي تستخدم على نطاق واسع في التجارب امتزاز الغاز الصخري؛ اختلافات كبيرة بين تلك الأجهزة التجريبية المقابلة كل منهما، ولكن السمة المشتركة لكليهما تدمير هيكل المسام الطبيعية للعينة. حجم الجسيمات عينة على كمية الامتزاز له بعض التأثير، ويمكن أن يعكس هيكل المسام دون كسر صخرة التجارب الامتزاز تشكيل حقيقي للغاز الصخري في امتزاز قدرة30،31، 32 , 33، ولكن عيبه الرئيسي أنه يتطلب الكثير من الوقت لإكمال.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgments

قدمت الكثير من المساعدة ومهندس عصابة تشن تشانغ تاو. هذا العمل كان يدعمها ماليا الرئيسية الدولة بحوث تطوير البرنامج في الصين (منحة No.2016YFC0600202)، والمسح الجيولوجي في الصين (كلية الدراسات العليا، رقم المنحة DD20160183). ونحن نشكر المراجعين المجهولين على تعليقاتهم البناءة التي تحسن كبير في هذه الورقة.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
XRF D8 DISCOVER X-Ray diffractometer Brook,Germany 204458 For mineralogy X-ray diffraction
EBSD three element integration system with spectrum  EDAX,USA Trident XM4 For nanoscale imaging (SEM)
Mercury injection capillary pressure (MICP) USA micromeritics Instrument company AutoPore IV 9520 For the immersion method to measure macropores(Porosity)
Nitrogen gas adsorption at low temperature USA micromeritics Instrument company ASAP2460/2020 For the low pressure nitrogen gas adsorption to measure mesopores and micropores(BET)
Finnigan MAT-252 mass spectrometer ThermoFinnigan,USA TRQ/Y2008-004 For C isotope
LECO CS-230 analyzer  Research Institute of Petroleum Exploration and Development 617-100-800 TOC apparatus
3Y-Leica MPV-SP photometer microphotometric system  Leica,Germany M090063016 Ro apparatus
Magnetic Suspension Balance Isothermal adsorption analyzer Rubotherm,Germany 2015-1974CHN For methane adsorption tests
Sieve(20/40/60/80/100/120mesh) Sinopharm Chemical Reagent Beijing Co.Ltd 200*50GB6003.102012 Used to screen samples
Absorbent cotton, hammer, tweezers and acetaldehyde Sinopharm Chemical Reagent Beijing Co.Ltd standard Used to clean materials
Residual gas tight grinder Nantong Huaxing Petroleum Instrument Co., Ltd TY2013000237 Sample smasher

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Strapoc, D., Mastalerz, M., Schimmelmann, A., Drobniak, A. Geochemical constraints on the origin and volume of gas in the New Albany Shale (Devonian-Mississippian), eastern Illinois Basin. AAPG Bulletin. 94, 1713-1740 (2010).
  2. Loucks, R. G., Ruppel, S. C. Mississippian Barnett Shale: Lithofacies and depositional setting of a deep-water shale-gas succession in the Fort Worth Basin, Texas. AAPG Bulletin. 91, 579-601 (2007).
  3. Curtis, J. B. Fractured shale-gas systems. AAPG Bulletin. 86, 1921-1938 (2002).
  4. Montgomery, S. L., Jarvie, D. M., Bowker, K. A., Pallastro, R. M. Mississippian Barnett Shale, Fort Worth basin, north-central Texas: Gas-shale play with multitrillion cubic foot potential. AAPG Bulletin. 89, 155-175 (2005).
  5. Jia, C. Z., Zheng, M., Zhang, Y. F. Unconventional hydrocarbon resources in China and the prospect of explora exploration and development. Petroleum Exploration and Development. 39 (2), 129-136 (2012).
  6. Hou, Y. G., et al. Effect of pore structure on methane sorption potential of shales. Petroleum Exploration and Development. 41 (2), 272-281 (2014).
  7. Chalmers, G. R., Bustin, R. M. The organic matter distribution and methane capacity of the lower cretaceous strata of northeastern British Columbia, Canada. International Journal of Coal Geology. 70 (1-3), 223-239 (2007).
  8. Kang, Y. L., et al. Effect of particle size on methane sorption capacity of shales. Natural Gas Geoscience. 28 (2), 272-279 (2017).
  9. Wang, R., et al. Adsorption influence factors and characteristics of adsorption isotherm for shale to methane. Natural Gas Geoscience. 26 (3), 580-591 (2015).
  10. Ruppel, T. C. Adsorption of methane on dry coal at elevated pressure. Fuel. 53, 152-162 (1974).
  11. Zhang, G. D., Han, Y. K., He, Z. P., Gao, X. Y., Chen, H. Z. The sample particle size on the adsorption capacity of the experimental study on the effect of shale gas. Exploration and Development. 6, 110-116 (2016).
  12. Ross, D. J., Bustin, R. M. Impact of mass balance calculations on adsorption capacities in microporous shale gas reservoirs. Fuel. 86 (17), 696-706 (2007).
  13. Gasparik, M., et al. High-pressure methane sorption isotherms of black shales from The Netherlands. Energy & Fuels. 26 (8), 4995-5004 (2012).
  14. Ji, L. M., Luo, P. Effect of sample size on volumetric determination of methane adsorption in clay minerals. Natural Gas Geoscience. 23 (3), 535-549 (2012).
  15. Wang, S., et al. The methane sorption capacity of Paleozoic shales from the Sichuan Basin, China. Marine and Petroleum Geology. 44 (3), 112-119 (2013).
  16. Zhang, X. D., Sang, S. X., Qin, Y. Isotherm adsorption of coal samples with different grain size. Journal of China University of Mining and Technology. 34, 427-432 (2005).
  17. Wang, Z. X., et al. A discussion on the structural deformation and oil/gas traps on the western side of the Xuefeng Mountain. Geological Bulletin of China. 31 (11), 1812-1825 (2012).
  18. Xu, Z. Y., Liang, X., Wang, X. W. Controlling factors for shale gas sweet spots distribution in the Upper Yangtze region: a case study of the Upper Ordovician Wufeng Fm-Lower Silurian Longmaxi Fm, Sichuan Basin. Natural Gas Industry. 36 (9), 35-43 (2016).
  19. Chalmers, G. L., Bustin, R. M. Lower cretaceous gas shales in northeastern British Columbia, Part I: geological controls on methane sorption capacity. Bulletin of Canadian Petroleum Geology. 56 (1), 1-21 (2008).
  20. Tan, J. Q., et al. Shale gas potential of the major marine shale formations in the Upper Yangtze Platform, South China, Part II: methane sorption capacity. Fuel. 129 (4), 204-218 (2014).
  21. Zhao, Y. J., et al. Study of impact factors on shale gas adsorption and desorption. Natural Gas Geoscience. 25 (6), 940-946 (2014).
  22. Xue, H. Q., et al. Adsorption capability and aperture distribution characteristics of shales: taking the Longmaxi Formation shale of Sichuan Basin as an example. Acta Petrolei Sinca. 34 (5), 826-832 (2013).
  23. U.S. Shale Gas: An Unconventional Resource. Unconventional Challenges. Halliburton Energy Services. , Halliburton. Houston, TX. (2008).
  24. Zhang, L. H., et al. Adsorption capacity and controlling factors of the Lower Silurian Longmaxi Shale Play in southern Sichuan Basin. Natural Gas Industry. 34 (12), 63-69 (2014).
  25. Gasparik, M., et al. Geological controls on the methane storage capacity in organic-rich shales. International Journal of Coal Geology. 123 (2), 34-51 (2014).
  26. Technically Recoverable Shale Oil and Shale Gas Resources: An Assessment of 137 Shale Formations in 41 Countries Outside the United States. U.S. Energy Information Administration. , EIA. Washington, DC. (2013).
  27. Gao, H. Q., et al. Isotherm adsorption characteristic of marine and continental shale and its controlling factors. Natural Gas Geoscience. 24 (6), 1290-1297 (2013).
  28. Josh, M., et al. Laboratory characterization of shale properties. Journal of Petroleum Science and Engineering. 88-89 (2), 107-124 (2012).
  29. Li, W. G., et al. A new model for shale adsorption gas amount under a certain geological condition of temperature and pressure. Natural Gas Geoscience. 23 (4), 791-796 (2012).
  30. Robens, E., Keller, J. U., Massen, C. H., Staudt, R. Sources of error in sorption and density measurements. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 55, 383-387 (1999).
  31. Keller, J. U., Stuart, R. Gas Adsorption Equilibria: Experimental Methods and Adsorptive Isotherms. , Springer. New York, NY. (2005).
  32. Ji, W. M., et al. Geological controls and estimation algorithms of lacustrine shale gas adsorption capacity: A case study of the Triassic strata in the southeastern Ordos Basin, China. International Journal of Coal Geology. 134-135 (1), 61-73 (2014).
  33. Liang, M. L., et al. Evolution of pore structure in gas shale related to structural deformation. Fuel. 197, 310-319 (2017).

Tags

العلوم البيئية، 138 قضية، والغاز الصخري، لوحة اليانغتسى العلوي، تجهيز البروتوكول، الامتزاز متحاور الميثان، أسلوب قياس الجاذبية، مساحة محددة، والتجزؤ، وحجم الجسيمات الصخري
دراسة تجريبية للعلاقة بين حجم الجسيمات، والقدرة على امتصاص غاز الميثان في الصخري
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gao, L., Wang, Z., Liang, M., Yu,… More

Gao, L., Wang, Z., Liang, M., Yu, Y., Zhou, L. Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale. J. Vis. Exp. (138), e57705, doi:10.3791/57705 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter