[发明专利]一种基于吸附势理论计算甲烷在页岩中真实吸附量的方法

权利要求书

1.一种基于吸附势理论计算甲烷在页岩中真实吸附量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将泥页岩样品粉碎至一定大小的颗粒；

S2：将上述泥页岩样品放置在恒温箱中，至少连续烘干24小时后，每隔12小时利用电子天平称量一次，直到相邻两次称量样品质量变化小于2％为止，此步骤的目的是去除样品中吸附的水分；

S3：将上述样品迅速装入样品缸，连续抽真空，利用真空条件进一步去除样品吸附的杂质气体和水分；

S4：采用容积法或重量法等温吸附实验装置，在n个温度下分别测试上述样品在不同压力下的过剩吸附量；

S5：在不同温度下，分别利用修正的D-A等温吸附模型拟合步骤S4中实验测得的过剩吸附量数据，获得不同温度下的吸附相甲烷密度ρ_ad、样品微孔体积V₀、吸附特征能E以及参数k和t，计算出不同温度压力测点下的吸附相体积V；

S6：采用吸附相体积和吸附势的关系式，对获得的所有吸附相体积V数据进行拟合，在拟合R²最大时获得统一的样品微孔体积吸附特征能以及参数和记此时获得的拟合R²为R_max；

S7：分别在不同温度下，将步骤S6中获得的统一的样品微孔体积吸附特征能以及参数和带入修正的D-A等温吸附模型，替换相应的样品微孔体积V₀、吸附特征能E以及参数k和t，利用实测过剩吸附量数据获得不同温度下拟合R²最大时的吸附相密度ρ_ad，并更新计算不同温度压力下的吸附相体积V；

S8：循环重复步骤S6和S7，直到相邻两次R_max变化在0.001％以内，此时步骤S6中获得的各参数和分别对应为修正的D-A等温吸附模型中的V₀、E、k和t，步骤S7中获得的不同温度下的吸附相密度ρ_ad为样品中吸附相甲烷在不同温度下的密度值；

S9：由步骤S8中获得的参数计算甲烷在页岩中的真实吸附量；

所述修正的D-A等温吸附模型：

式中，V_ex为过剩吸附量，cm³/g；ρ_ad为吸附相甲烷密度，cm³/g；ρ_g为自由相甲烷密度，cm³/g；V₀为样品微孔体积，cm³/g；R为通用气体常数，取值8.314J/(mol·K)；T为实验测试温度，K；E为吸附特征能，J/mol；p为实验测试压力，MPa；p_c为甲烷临界压力，取值4.5992MPa；T_c为甲烷临界温度，取值190.564K；k为表征吸附体系特征的参数；t为表征页岩吸附孔非均匀性的参数；自由相甲烷密度ρ_g从美国国家标准与技术研究院化学数据库中查询获得。

2.如权利要求1中所述的一种基于吸附势理论计算甲烷在页岩中真实吸附量的方法，其特征在于，所述步骤S1中将泥页岩样品粉碎的方法可以参照GB/T19560-2008标准。

3.如权利要求1中所述的一种基于吸附势理论计算甲烷在页岩中真实吸附量的方法，其特征在于，所述步骤S1中将泥页岩样品粉碎至60-80目。

4.如权利要求1中所述的一种基于吸附势理论计算甲烷在页岩中真实吸附量的方法，其特征在于，所述步骤S2中恒温箱中的温度设置为80℃，所述步骤S3中连续抽真空的时间为24小时。

5.如权利要求1中所述的一种基于吸附势理论计算甲烷在页岩中真实吸附量的方法，其特征在于，所述步骤S4中的n≥3。

6.如权利要求1中所述的一种基于吸附势理论计算甲烷在页岩中真实吸附量的方法，其特征在于，所述步骤S5中吸附相体积V计算公式：

式中，M为甲烷分子量，g/mol；V_ab为绝对吸附量，cm³/g；ρ_ad为吸附相甲烷密度，cm³/g。