黔北牛蹄塘组页岩CO₂与甲烷吸附特性研究

摘要

为研究深部页岩气开采与CO₂封存过程中页岩吸附特性，利用高精度高压气体等温吸附仪，选取中国黔北牛蹄塘组页岩开展了高温高压条件下不同吸附性气体（CH₄, CO₂）的等温吸附试验，基于试验结果建立了考虑不同孔隙吸附机制差异的超临界等温吸附模型，通过试验数据验证了模型的可靠性与合理性。研究结果表明，随气体压力升高，CH₄、CO₂过剩吸附量均呈先增加后逐渐减小的趋势。同一温度下，各个压力点下CH₄、CO₂气体过剩吸附量的大小关系均为CO₂>CH₄;CO₂气体吸附能力显著高于CH₄气体。此外，随温度升高在各个压力点下页岩对CH₄、CO₂气体的吸附量均减小。超临界状态下，常规Langmuir模型拟合精度较差，所得等温吸附曲线与试验现象不符。改进的DR-L模型可以更好地表征超临界状态下页岩吸附特性。在各深度条件下页岩CO₂含气量均高于CH₄,与页岩对CH₄、CO₂气体吸附能力大小关系一致。研究结果为进一步揭示二氧化碳地质封存机理提供理论依据，助力碳达峰碳中和目标如期实现。

关键词

CO₂地质封存 / 超临界吸附 / 高温高压 / 吸附模型 / CH₄置换 / 页岩气采出