孙宝江，张彦龙，杜庆杰，沈忠厚

(中国石油大学石油工程学院，山东青岛 266580)

由于储量及潜能巨大，非常规页岩油气资源的开采越来越受到重视［1-2］。页岩储层的低孔、低渗特性及黏土矿物遇水膨胀使得渗流能力下降等原因导致页岩气开发困难较大。因此，迫切需要寻找一种高效开发页岩气的新途径［3］。面对全球气候变暖和温室效应，各国正在积极探索有效封存CO2的方法及技术［4］。页岩储层发育有大量的原生孔隙和微裂隙，形成的巨大比表面积和存储空间可用于CO2吸附及存储［5-6］，而且页岩对CO2的吸附能力强于CH4，由此，利用CO2驱替页岩气可实现:①页岩储层注入CO2后，吸附的CH4被CO2置换，提高页岩气开采效率;②CO2分子置换CH4分子吸附在页岩表面后，页岩储层的低孔低渗特性可有效防止CO2泄漏，实现CO2的埋存［7-8］。CO2在页岩上的吸附解吸性能是实现CO2驱替页岩气及进行CO2埋存的基础。影响页岩吸附气体能力的主要因素包括温度、压力、有机碳含量(w(TOC))、有机质种类、热成熟度和矿物质等。Robert及张志英等发现，吸附量随压力的增加而增大，随温度的升高而减小［9-10］。Tongwei及熊伟等通过实验发现，随着页岩w(TOC)和热成熟度的提高，页岩吸附能力增大;含不同有机质类型的页岩，其吸附气体速率为Ⅰ型干酪根＞Ⅱ型干酪根＞Ⅲ型干酪根，但Ⅰ型干酪根页岩最大吸附能力小于Ⅱ型及Ⅲ型干酪根页岩［11-12］。Xu等对美国Devonian页岩吸附研究发现，虽然碳酸盐岩及石英不吸附气体，但黏土矿物能够吸附气体，且对页岩吸附能力有重要影响［13］。……