입자 크기와 셰 일에서 메탄 수 착 용량 사이의 관계의 실험적 연구
Summary
등온 흡착 기구, 중량 측정 수 착 분석기 사용 하 여 입자 크기와 셰 일의 흡착 용량 사이의 관계를 알아내기 위하여 셰 일의 다른 입자 크기의 흡착 용량 테스트.
Abstract
흡착된 셰 일 가스는 셰 일 가스 자원 평가 및 대상 지역 선택에 사용 되는 키 매개 변수 그리고 또한 셰 일 가스의 마이닝 값을 평가 하기 위한 중요 한 표준입니다. 현재, 입자 크기와 메탄 흡착 간의 상관 관계에 대 한 연구는 논란이 있습니다. 이 연구에서 등온 흡착 기구, 중량 측정 수 착 분석기는 셰 일 입자 크기와 셰 일의 흡착 용량 사이의 관계를 결정 하에 다른 입자 크기의 흡착 용량을 테스트 하는 데 사용 됩니다. Thegravimetric 메서드 적은 매개 변수가 필요 하며 체적 메서드 같은 방법 보다 정확도 일관성의 측면에서 더 나은 결과 생성 합니다. 중량 측정 측정 4 단계 수행 됩니다: 빈 측정, 전처리, 부 력 측정 및 흡착 및 탈 착 측정. 중량 측정 측정 현재 흡착;의 양을 측정 하는 보다 과학적이 고 정확한 방법으로 간주 됩니다. 그러나, 그것은 시간이 많이 걸리는 이며 엄격한 측정 기술. 마그네틱 서 스 펜 션 균형 (MSB) 정확성과이 방법의 일관성을 확인 하려면 열쇠입니다. 우리의 결과 흡착 용량 및 입자 크기 상관 하지만 선형 상관 관계, 그리고 40-60, 60-80 메시로 sieved 입자에 adsorptions 큰 경향이 보여 줍니다. 입자 크기에 해당 하는 최대 흡착 셰 일 가스 골절에서 약 250 µ m (60 메쉬)는 제안 한다.
Introduction
셰 일 구조, 셰 일 가스 소스 바위와 저수지 역할을 침구의 얇은 시트와 점토 록 이다. 셰 일은 나노 및 마이크론 숨 구멍, 구성 된 강한 이방성 그리고 graptolite 화석은 일반적으로 인식 된1,2,3.
셰 일 가스는 장 플레이트, 남부 중국에서에서 상업적으로 악용 됩니다. 패딩턴 가스 시스템 소스 바위와 메탄에 대 한 저수지 역할을로 셰 일 가스는 생물 기원 및/또는 thermogenic 프로세스4,5셰 일 내의 유기 물질에서 파생 됩니다. 저수지에서 천연 가스 매장 세 가지 형태 중 하나는: 모 공 및 골절, 무료 가스 유기 물질 또는 무기 무기물의 표면에 가스를 흡착 하 고 구두 약과 물6,7가스를 해산. 이전 연구 흡착된 가스 셰 일 형성6총 가스의 20-85%를 차지 하는 것이 좋습니다. 따라서, 셰 일의 흡착 용량에 연구 하 고 그것의 제어 요소는 탐사와 셰 일 가스 자원의 개발에 중요 한.
셰 일의 메탄 흡착 능력을 널리 크게 온도, 압력, 습도, 성숙, 미네랄 성분, 유기 물, 및 특정 표면 영역1,4,5 다양 한으로 인정을 받고 ,,67; 그리고 이전 연구 온도, 압력 및 습도 메탄 흡착 같은 외부 요인 사이 크고 명확 하 게 상관 관계를 확인 했습니다.
그러나,와 고유 요인 간의 상관 관계에 대 한 연구 같은 입자 크기 메탄 흡착 논란이 있다. 강와 지는 것이 좋습니다 입자 크기8,14, 감소와 같은 셰 일 샘플 증가의 메탄 흡착 용량 Rupple 및 장 입자 크기와 흡착 사이의 관련성을 믿는 반면 제한 등온 흡착 곡선9,,1011을 기반으로 합니다. 또한, 셰 일 가스 흡착 평가 프로토콜에 대 한 기준 없이 중국에 있는 실험실 석탄 흡착 평가 프로토콜 셰 일 가스 흡착을 평가 하기 위한 일반적으로 적용 됩니다. 입자 크기와 흡착, 사이의 관계를 명확 하 게 뿐만 아니라 미래의 탐사 영역을 조사, 우리 장 상판에 Wuling Sag의 두꺼운 바다 혈 암 예금에서 셰 일 샘플을 얻었다. 중량 측정 수 착 분석기 적용 실시는 등온 흡착 experimentand 입자 크기 및 흡착의 관계를 얻을.
체적 및 중량 측정 방법 셰 일의 등온 흡착을 테스트 하는 데 사용 하는 주요 방법이 있습니다. 볼륨은 온도 압력12,,1314에 의해 쉽게 영향을 체적 메서드의 key 매개 변수입니다. 오류 분석에 대 한 불확실성 때문에 흡착 금액 계산 체적 메서드를 사용 하 여 직접 측정에 누적 전파 하면 비정상적인 흡착 등온선14 측정 결과에 큰 오류를 이끌어 ,15. 체적 방법에 비해, 중량 측정 방법 적은 매개 변수가 필요 및 작은 오류 결과: 질량 보존 때문에 무게와 질량 중량 측정 방법의 온도 의해 영향을 받지 않습니다 및12압력. 현재 theadsorption 양의 흡착을 측정 하기 위한 보다 과학적이 고 정확한 방법을 여겨진다.
중량 측정 수 착 분석기는 최대 70 MPa의 압력 테스트이 실험에 사용 (700 bar) 및 150 ° C의 온도 온도 더 오래 된 장치에 의해 생성 된 압력은 너무 낮은 온도 깊은 지 하 대형의 압력을 시뮬레이션 하는 toaccurately. 수 착 분석 장치를 사용 하 여 키 10 µ g의 정밀도로 샘플 자료를 정확 하 게 무게에 대 한 자석 현 탁 액 균형에 도달입니다. 기구 순환 오일 목욕 난방 모드를 채택 하 고 0.2 ° C. 이내에 오랜 시간에 대 한 온도 범위를 제어할 수 있습니다. 오래 된 장치의 정확도 낮은, 그리고 따라서 오류 최신 악기와 함께 얻은 것 보다 더 큰 것. 실험 작업은 장치에 의해 제공 하는 소프트웨어와 함께 수행 됩니다. 분석은 실제 지 하 조건12가까이 되도록 운영 체제를 정기적으로 업데이트 됩니다.
자석 현 탁 액 균형 (MSB) 중량 측정 방법에 정상적인 온도 및 압력에서 샘플 및 장비, 사이 직접적인 접촉 없이 셰 일의 메탄 등온 흡착을 테스트 하는 데 사용 됩니다. 샘플은 샘플의 무게 커플링 메커니즘12,13비 접촉 정지를 통해 균형을 전송할 수 있는 측정 풀에 배치 됩니다. 균형, 아래 일시 자석, 영구 자석 아래 무료 정지 수 있도록 특별히 설계 된 컨트롤러에 의해 제어입니다. 영구 자석 커플링 프레임 위치 센서와 샘플 컨테이너를 연결합니다. 커플링 프레임의 함수 커플 또는 영구 자석 현 탁 액 막대14,15,16샘플 컨테이너를 분리 하는.
우리의 측정된 샘플 검은 풍부한 유기 shales 긴 맥시 형성, Daozhen, 구이저우에서에서 더 낮은 Silurian의 해양 facies에 있다. 연구 지역은 Wuling Sag, 장 상판, 북 서 및 남서17에 Xuefeng 산 지 각 영역에 쓰촨 분 지에 의해 접경에 있다. Wuling Sag 구조 전송 및 쓰촨 분 지와 얕은 깊은 바다 선반 예금 받은, Xuefeng 산 지 각 영역 사이 전이 영역 이며 해양 검은 셰 일 초기 실루리아기; 동안 널리 개발 되었다 sag 인도-중국 운동, 옌 산 움직임과 다단 주름, 오류, 및 unconformities18형성 히말라야 운동 같은 지 각 사건에 의해 강하게 겹쳐 다음 이었다. Wuling Sag에 해양 검은 셰 일은 셰 일 가스 매장 량 형성 복잡 한 지질 조건에 의해 크게 좌우 되었다. 구조 전송 영역에서 sag 약한 변형, 더 나은 셰 일 가스 생성 보존, 및 더 나은 자연 골절 일치 하는 함정19의 특징은 셰 일 가스 탐사를 위한 달콤한 자리 이다.
고압 수 착 측정은 되어 종합적으로 정교에 여러 출판물10,11 등온 흡착 장치 프로토콜의 지도 함께 표준화 된 절차에 따라 실시 하는 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16. 등온 흡착 실험 키 실험실의 셰 일 오일 및 가스 조사 및 Geosciences의 중국 아카데미의 평가에 완료 했다. 중량 측정 측정 자석 현 탁 액 균형 (MSB) 실시 4 단계에서 수행 됩니다: 빈 측정, 전처리, 부 력 측정 및 흡착 및 탈 착 측정 (그림 1, 그림 2).
Protocol
Representative Results
Discussion
이 실험에 사용 되는 재료는 재료의 테이블에에서 표시 됩니다. 샘플 풀 제거 되기 전에 확인 되어야 합니다 샘플 수영장에서 압력과 온도 정상적인 압력 및 정상 온도; 그렇지 않으면, 상해의 위험이 있다. 온도가 너무 높은 경우에, 드롭 그리고 removethe 샘플 수영장 온도가 될 때까지 기다립니다. 압력이 너무 높거나 너무 낮은 경우 수동으로 소프트웨어에 공기 압력을 설정 하 고 사?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
지원의 많은 엔지니어 갱 첸과 타오 장에 의해 제공 되었다. 이 작품은 주요 국가 연구 개발 프로그램의 중국 (그랜트 No.2016YFC0600202)와 중국 지질 조사 (CGS, 부여 번호 재정적으로 지원 DD20160183)입니다. 우리는이 종이 크게 개선 하는 그들의 건설적인 의견에 대 한 익명 검토자를 감사 합니다.
Materials
| 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 |
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