邓 佳， 张 奇， 王 栋， 刘今子， 高 丽， 董丽娜

(1. 郑州大学 力学与安全工程学院，河南 郑州 450001； 2. 中国石化中原油田分公司 石油工程技术研究院，河南 濮阳 457001； 3. 东北石油大学 数学与统计学院，黑龙江 大庆 163318； 4. 中国石油辽河油田分公司 勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010； 5. 中国石油大庆油田有限责任公司 水务研究设计院，黑龙江 大庆 163453 )

0 引言

中国页岩气可采资源量达3.6×1013m3，占全球页岩气可采资源量的20%，居世界首位[1]。页岩气主要以甲烷为主，兼有乙烷、丙烷等成分，甲烷含量在85%以上[2]，在页岩层中的赋存形式通常为游离态与吸附态气体[3]，其中吸附态气体占总气量的20%～85%[4-5]。同时，中国的CO2排放总量占全球的29%，CO2的捕获、利用和封存技术被认为是缓解温室效应的有效途径之一[6]。利用页岩对CO2和CH4的吸附差异性，以及储层条件下CO2的相态特性，在页岩气藏中注入CO2，对页岩气进行竞争吸附和驱替，将CO2封存于页岩储层，提高页岩气采收率(CS-EGR)[7]。因此，研究CO2/CH4竞争吸附和驱替机理对于页岩气藏提高产能非常必要。

目前，人们通过实验和分子动力学模拟对CO2/CH4吸附机理进行研究。LIU J等[8]应用核磁共振方法开展实验，分别评估CO2注入过程中吸附相和游离相甲烷的变化，证明注入CO2可以提高吸附相采收率。朱阳升等[9]应用高压吸附仪对页岩中CH4和CO2的吸附气量进行实验研究，分析页岩基质的宏观吸附性能，但不能直接观察微观条件下CO2/CH4吸附机理。受实验条件的限制，实验压力较低[8-9]，与实际页岩储层压力相差较大，不能直接测得储层条件下的吸附选择性系数、置换效率、密度、分子速度等参数。……