论文摘要
厘清页岩吸附CO2特征及影响因素,是CO2捕获和地质封存的基础。为探究不同沉积环境页岩吸附CO2特征及影响因素,本次研究以渝东南地区下志留统龙马溪组海相页岩,鄂尔多斯盆地山西组太原组海陆交互相页岩和胶莱盆地水南组陆相页岩为研究对象,通过基础实验测试,得出三类页岩有机地球化学特征和矿物学特征;通过扫描电镜实验,表征页岩孔隙类型、形态特征和连通性。通过高压压汞实验表征宏孔特征,低温N2吸附实验表征介孔特征,低温CO2吸附实验表征微孔特征,并联合三类实验结果表征不同孔径孔隙结构参数。通过CO2等温吸附试验表征页岩吸附CO2特征,并以页岩有机地化特征和矿物学特征为变量,结合沉积环境探讨页岩吸附CO2影响因素及控制机理。结果表明:海相页岩中有机质类型为I型,TOC多高于2%,处于高过成熟演化阶段,脆性矿物主导矿物成分;海陆过渡相页岩有机质类型为III型,TOC平均含量为1.47%,处于高成熟演化阶段,黏土和脆性矿物主导矿物成分;陆相页岩有机质类型为II型,TOC平均含量为0.90%,矿物成分较复杂;三类页岩中均发育微、纳米尺度的有机质孔、粒间孔、粒内孔和微裂隙四类孔隙,但尺度与发育情况存在差异;三类页岩的CO2吸附等温线为I型,当压力大于7MPa后,由于CO2逐步达到超临界状态,物理性质与气相CO2差别显著,吸附等温线开始下降,后又达到平衡;页岩吸附CO2受环境因素（温度、压力）、页岩有机地化特征（TOC、热成熟度）和矿物成分特征共同控制;温压条件控制着吸附质和吸附载体性质,从而影响CO2吸附量;有机地球化学特征则代表页岩中有机质的热演化程度,控制有机质孔发育程度,进而控制CO2吸附量;成岩演化作用控制页岩各类组成矿物中孔隙发育特征,进而影响页岩吸附CO2能力;不同类型页岩中主要影响因素和作用存在差异,海相页岩中,TOC为影响CO2吸附的主要因素,海陆过渡相中黏土矿物的发育促进了CO2的吸附,陆相中碳酸盐矿物呈现消极作用。通过对页岩CO2多影响因素相关性耦合分析得出,有机质含量在不同类型页岩中均对吸附产生积极作用,而矿物成分影响复杂。研究结果对于CO2驱替页岩CH4和CO2的捕获及地质封存有一定的指导意义。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 黄凯
导师: 王猛
关键词: 吸附,页岩,影响因素,不同类型
来源: 中国矿业大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 地质学,石油天然气工业
单位: 中国矿业大学
基金: 王猛副教授承担的江苏省自然科学基金“CO2地质储存对页岩孔隙结构及吸附性能的影响机理”,编号:BK20150179,江苏省博士后科研资助计划“页岩对CO2的吸附解吸机理”
分类号: P618.13
总页数: 95
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