本發(fā)明涉及非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)和二氧化碳地質(zhì)封存，尤其涉及一種改進(jìn)型e-l-f模型預(yù)測(cè)頁(yè)巖內(nèi)氣體吸附性質(zhì)的方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，人們對(duì)化石燃料的消耗造成了二氧化碳的大量排放，導(dǎo)致了全球氣候變暖。碳捕集、利用與封存（ccus）被認(rèn)為是一種實(shí)現(xiàn)co2減排、緩解溫室效應(yīng)的行之有效的技術(shù)，co2提高頁(yè)巖氣采收率技術(shù)（co2-esgr）是一種非常具有潛力的ccus技術(shù)，既能大量封存co2，又能夠提高頁(yè)巖氣的采收率。該技術(shù)中，ch4和co2在頁(yè)巖中的吸附特性直接影響驅(qū)替效果與co2封存安全性。因此，開(kāi)展頁(yè)巖內(nèi)ch4-co2吸附特性的研究具有重要的科學(xué)價(jià)值和研究意義。

2、頁(yè)巖氣吸附模型研究方面，應(yīng)用最廣泛的是傳統(tǒng)langmuir模型，但該模型因參數(shù)單一、依賴(lài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合，存在預(yù)測(cè)精度不足的問(wèn)題，尤其在高壓條件和混合氣體體系下誤差顯著。此外，現(xiàn)有研究對(duì)ch4-co2混合體系吸附特性的預(yù)測(cè)模型較為匱乏，難以滿足復(fù)雜多變量條件下的應(yīng)用需求，需要進(jìn)一步改進(jìn)，提出可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)ch4-co2混合氣系統(tǒng)吸附特性的預(yù)測(cè)模型。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種改進(jìn)型e-l-f模型預(yù)測(cè)頁(yè)巖內(nèi)氣體吸附性質(zhì)的方法，該模型結(jié)合langmuir+k模型、l-f模型和e-l模型，綜合考慮頁(yè)巖ch4-co2吸附過(guò)程中吸附層表面不均勻以及高壓的條件，在提高對(duì)單組分氣體ch4、co2吸附特性預(yù)測(cè)精度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)ch4-co2混合體系中ch4、co2各組分吸附量的精確測(cè)量。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

3、一種改進(jìn)型e-l-f模型預(yù)測(cè)頁(yè)巖內(nèi)氣體吸附性質(zhì)的方法，包括如下步驟：

4、s1、基于l-f吸附模型，結(jié)合langmuir+k等溫吸附模型，提出l-f改進(jìn)吸附模型；

5、s2、基于l-f改進(jìn)吸附模型，結(jié)合e-l吸附模型，提出改進(jìn)型e-l-f吸附模型；

6、s3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合驗(yàn)證改進(jìn)型e-l-f吸附模型精度。

7、可選地，步驟s1中，l-f改進(jìn)吸附模型在l-f吸附模型的基礎(chǔ)上，引入了langmuir+k等溫吸附模型的高壓經(jīng)驗(yàn)參數(shù)k，綜合考慮吸附劑表面非均質(zhì)性以及高壓的條件，擴(kuò)展了l-f吸附模型的應(yīng)用范圍，提高了預(yù)測(cè)精度，解決了l-f吸附模型在高壓條件下預(yù)測(cè)精度較差的問(wèn)題，其中，

8、l-f吸附模型公式為：；

9、langmuir+k等溫吸附模型公式為：；

10、l-f改進(jìn)吸附模型公式為：；

11、式中，nab是氣體絕對(duì)吸附量，mmol/g；k0是langmuir模型的關(guān)鍵參數(shù)，為langmuir壓力pl的倒數(shù)，k0=1/pl，mpa-1；q0是飽和吸附量，mmol/g；p是系統(tǒng)壓力，mpa；k是高壓條件下模型擬合經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，無(wú)量綱；n是與溫度和孔徑分布有關(guān)的表示吸附劑非均質(zhì)性的模型參數(shù)，用于校正吸附位置和吸附分子。

12、可選地，步驟s2中，步驟s1建立的l-f改進(jìn)吸附模型可以較好地預(yù)測(cè)單組分氣體ch4、co2的吸附量，但是針對(duì)ch4-co2混合體系，預(yù)測(cè)效果較差；因此，基于l-f改進(jìn)吸附模型，結(jié)合能夠預(yù)測(cè)混合氣體內(nèi)各組分吸附量的e-l吸附模型，綜合考慮頁(yè)巖ch4-co2吸附過(guò)程中吸附層表面不均勻以及高壓的條件，提出改進(jìn)型e-l-f吸附模型；該模型不僅可以預(yù)測(cè)頁(yè)巖內(nèi)ch4、co2單組分及ch4-co2混合體系的吸附量，也可以預(yù)測(cè)ch4-co2混合體系中ch4、co2各組分的吸附量；相較于l-f改進(jìn)吸附模型，改進(jìn)型e-l-f吸附模型在提高預(yù)測(cè)精度的同時(shí)，拓展了模型的應(yīng)用范圍，可以有效預(yù)測(cè)頁(yè)巖內(nèi)ch4-co2的吸附性質(zhì)。其中，

13、e-l吸附模型公式為：；

14、改進(jìn)型e-l-f吸附模型公式為：；

15、式中，下標(biāo)i表示氣體組分；n為氣體組分?jǐn)?shù)量，ηi為表示吸附氣體占據(jù)吸附位點(diǎn)比例的模型參數(shù)。

16、本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明公開(kāi)了一種改進(jìn)型e-l-f模型預(yù)測(cè)頁(yè)巖內(nèi)氣體吸附性質(zhì)的方法，通過(guò)融合langmuir、freundlich及extended-langmuir理論，引入吸附劑非均質(zhì)性參數(shù)n、高壓經(jīng)驗(yàn)參數(shù)k和表示吸附氣體占據(jù)吸附位點(diǎn)比例的參數(shù)ηi，有效校正吸附層表面特性及高壓效應(yīng)，顯著提高了頁(yè)巖中ch4和co2吸附量的預(yù)測(cè)精度，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)ch4-co2混合體系中ch4、co2各組分吸附量的精確測(cè)量。實(shí)驗(yàn)表明，該模型在單組分及混合氣體體系中的平均絕對(duì)相對(duì)偏差均低于2.3%，適用于co2強(qiáng)化頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與co2安全封存評(píng)估。

技術(shù)特征：

1.一種改進(jìn)型e-l-f模型預(yù)測(cè)頁(yè)巖內(nèi)氣體吸附性質(zhì)的方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)型e-l-f模型預(yù)測(cè)頁(yè)巖內(nèi)氣體吸附性質(zhì)的方法，其特征在于，步驟s1中，

3.如權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)型e-l-f模型預(yù)測(cè)頁(yè)巖內(nèi)氣體吸附性質(zhì)的方法，其特征在于，步驟s2中，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種改進(jìn)型E?L?F模型預(yù)測(cè)頁(yè)巖內(nèi)氣體吸附性質(zhì)的方法，涉及非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)和二氧化碳地質(zhì)封存技術(shù)領(lǐng)域，包括：基于L?F吸附模型，結(jié)合Langmuir+k等溫吸附模型，提出L?F改進(jìn)吸附模型；基于L?F改進(jìn)吸附模型，結(jié)合E?L吸附模型，提出改進(jìn)型E?L?F吸附模型；通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合驗(yàn)證改進(jìn)型E?L?F吸附模型精度。本發(fā)明通過(guò)融合Langmuir、Freundlich及Extended?Langmuir理論，引入吸附劑非均質(zhì)性參數(shù)n、高壓經(jīng)驗(yàn)參數(shù)k和表示吸附氣體占據(jù)吸附位點(diǎn)比例的參數(shù)ηi，有效校正吸附層表面特性及高壓效應(yīng)，顯著提高了頁(yè)巖中CH<subgt;4</subgt;和CO<subgt;2</subgt;吸附量的預(yù)測(cè)精度。實(shí)驗(yàn)表明，該模型在單組分及混合氣體體系中的平均絕對(duì)相對(duì)偏差均低于2.3%，適用于CO<subgt;2</subgt;強(qiáng)化頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與CO<subgt;2</subgt;安全封存評(píng)估。

技術(shù)研發(fā)人員：劉樹(shù)陽(yáng),王江龍,劉峻嶸,孫寶江,徐建春,孫文躍,陳佳鈺
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油大學(xué)（華東）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15