等比例变压吸附法富集低浓度煤层气的安全性分析

在Coward爆炸三角形的基础上分析研究了低浓度煤层气(CH4浓度低于30%)吸附富集过程的安全性。研究结果表明,如果采用常规的变压吸附方法,使用单一吸附剂富集低浓度煤层气,在吸附过程中CH4浓度会进入爆炸极限,存在安全隐患。基于安全性和可行性分析,提出了一种安全的分离富集低浓度煤层气方法——等比例变压吸附法,采用活性炭和碳分子筛作为混合吸附剂,通过调节混合吸附剂中AC/CMS质量比,使低浓度煤层气中甲烷和氧气能按比例同时被吸附,确保整个吸附富集过程中吸附器内、排放气以及解吸气中的甲烷和氧气浓度都处于安全范围内,实现低浓度煤层气的安全有效吸附富集。

反吹过程对等比例变压吸附法分离富集低浓度含氧煤层气的影响

在Coward爆炸三角形的基础上分析研究了低浓度煤层气（甲烷浓度低于30％）吸附富集过程的安全性，提出了一种安全分离富集低浓度煤层气的方法——等比例变压吸附（PPSA）法，并且通过实验研究了用PPSA法时增加反吹过程对低浓度煤层气吸附富集效果和安全性的影响。结果表明：循环步骤中设置反吹过程有利于降低排放气中甲烷和氧气的体积分数。反吹时间越长，排放气中甲烷和氧气体积分数越低，但会使解吸气即产品气中甲烷浓度降低。为了确保低浓度煤层气吸附富集过程的安全性，可以适当地对吸附塔进行反吹，降低排放气中氧气浓度，使之处于安全范围内。但是反吹时间不宜过长，以免使解吸气中甲烷浓度降低过多，使产品气品质不满足后续设备的使用要求。

深层页岩气产出过程碳同位素分馏特征及其地质意义——以川南地区泸州区块奥陶系五峰组-志留系龙马溪组为例

四川盆地南部地区(以下简称川南地区)中浅层页岩气已实现规模效益开发,深层页岩气是当前和将来一段时间增储上产的重要领域。为了探索川南地区深层页岩气中碳同位素分馏影响因素及其地质意义,以川南地区泸州区块深层奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩为研究对象,系统开展了12块岩心现场解析测试和2口生产井连续监测工作,分析了甲烷、乙烷碳同位素(δ^(13)C_(1)、δ^(13)C_(2))分馏机理,建立了同位素分馏模式,并构建了根据同位素分馏参数计算吸附气与游离气相对比例和EUR的数学模型和方法,最后分析了页岩气赋存状态、富集特征和流动产出规律。研究结果表明:①川南地区深层页岩气解析过程中δ^(13)C_(1)值变重幅度介于10.3‰~22.7‰,δ^(13)C_(2)值变重幅度最大仅为4.2‰,页岩气井生产过程中甲烷和乙烷均存在约8‰的碳同位素分馏幅度;②页岩气完整产出过程中碳同位素分馏普遍存在“稳定—变轻—变重—再变轻”的4阶段模式,装罐后解析气仅能观测到基质产气为主所对应的变重阶段,而生产井井口气能够观测到反映裂缝与基质共同产气所对应的变轻阶段,环境温度和压力变化均会改变原有天然气碳同位素分馏模式,影响程度与所处阶段密切相关;③生产初期井口气样相较于岩心解析气样和生产中—后期井口气样更能反映储层原始天然气碳同位素组成信息;④通过构建多尺度多机理耦合的天然气碳同位素分馏模型,能够准确计算深层页岩原位含气量、吸附气/游离气比例等关键参数,实现页岩气井EUR预测和生产过程中吸附气/游离气产出比例的有效评价。结论认为,开展页岩气产出过程中碳同位素分馏影响因素及机理分析,可为深层页岩气赋存状态、富集特征和流动产出规律提供全新的视角和技术手段,将有助于深层页岩气的效益开发。

nZVI对好氧颗粒污泥短期冲击性影响研究

本研究采用批次试验,考察了不同nZVI浓度对好氧颗粒污泥性能的冲击影响。结果表明,nZVI投加量由0 mg/L增至25 mg/L时,好氧颗粒污泥对NH4+-N的去除率显著增强;nZVI浓度为5 mg/L时,好氧颗粒污泥对出水NH4+-N及TN的去除率最高,分别较对照组提高22.75%和51.77%。污泥氨氧化速率的测定结果表明:当nZVI的投加量为5 mg/L时,好氧颗粒污泥氨氧化速率最高,促进作用最明显;当nZVI投加浓度为25 mg/L时,好氧颗粒污泥分泌的LB-EPS含量最高,而TB-EPS含量最低;当nZVI的投加量从0 mg/L提高至50 mg/L时,好氧颗粒污泥对nZVI的吸附比例逐渐升高。扫描电镜(SEM)结果表明:好氧颗粒污泥表面吸附了大量nZVI,造成微生物菌群中丝状细菌大量减少,影响了污泥表面的微生物生态。

基于过程分析法的页岩原位含气性评价

为了确定页岩中总含气量、吸附气/游离气含量及其比例,建立了一种新的页岩原位含气性定量评价方法,即过程分析法。该方法将钻井取芯及现场解析全过程拆分为5个阶段,依次评价不同阶段气体(吸附气、游离气)逸散量。在获取钻井取芯、储层物性、吸附/扩散、气体特性及岩芯现场解析等数据之后,使用该方法可正演计算获得全过程的气体解析量,同时获得原位总含气量、吸附气/游离气含量及其比例等数据。应用该方法对焦石坝区块JY182-6井五峰组—龙马溪组海相页岩原位含气性进行了评价。过程分析法所得总含气量是USBM直接法结果的0.8~5.4倍(平均2.0倍);两者之间的差值为-1.27~1.58 m^(3)/t(平均0.39 m^(3)/t),且随吸附气比例的增加而逐渐减小。吸附气含量及其比例主要受控于总有机碳含量(正相关),游离气含量受控于孔隙度(正相关)和含水饱和度(负相关),同时受黏土矿物含量的影响(弱正相关)。

页岩气运移过程中的碳同位素分馏:机理、表征及意义

页岩原位含气量和吸附气/游离气比例是页岩气资源评价的2个关键参数,因此受到了广泛关注.然而,业已提出评价上述关键参数的多种方法均未得到广泛认可.甲烷在运移过程中的碳同位素分馏效应为有效区分不同赋存状态气体(吸附气、游离气)运移过程并最终确定这2个参数提供了全新的途径.文章通过页岩气运移模拟实验发现,页岩气解析/生产过程中甲烷碳同位素分馏存在4个阶段:游离气压差渗流阶段(Ⅰ)、吸附-游离转换阶段(Ⅱ)、吸附气解吸阶段(Ⅲ)和浓度差扩散阶段(Ⅳ).解耦实验揭示了甲烷运移过程中各单一作用(压差渗流、吸附-解吸和扩散)的碳同位素分馏效应.结合Amoco曲线拟合法和碳同位素分馏方法,文章进一步评价了页岩气解析/生产过程中吸附气/游离气比例动态变化,结果表明:第Ⅰ阶段产出的气体主要为游离气,甲烷碳同位素值(δ13C1)基本保持不变,且与气源值(13C10)相近;第Ⅱ阶段,游离气比例降低,吸附气比例增加,δ13C1值逐渐变轻;随着游离气的大量消耗,吸附气占据主导地位(接近100%),碳同位素分馏进入第Ⅲ阶段,δ13C1值逐渐变重;第Ⅳ阶段,残留在页岩基质内的吸附气在浓度差作用下向外扩散,该阶段δ13C1值再次变轻并最终稳定在一个较轻值.此外,文章还建立了定量描述页岩气解吸与扩散的动力学模型.