Modele izoterm sorpcji stosowane w złożach gazu w pokładach węgla i w skałach mułowcowo-łupkowych DOI:10.15199/62.2018.6.13
Rozwój technologii wydobycia gazu ze złóż niekonwencjonalnych
dotyczy w szczególności wydobycia ze złóż piaskowców zbitych
o niskiej przepuszczalności (typu tight), mułowcowo-łupkowych
(typu shale) i metanu z pokładów węgla CBM (coal bed methane).
Gaz zawarty w łupkach jest głównie wydobywany w Stanach
Zjednoczonych, Kanadzie, a także w Argentynie i Chinach, zaś wydobywany
z pokładów CBM jest ważnym źródłem energii w Stanach
Zjednoczonych, Kanadzie, Australii i Chinach. W Polsce także występują
duże zasoby geologiczne gazu niekonwencjonalnego w złożach
mułowcowo-łupkowych na Niżu Polskim, mułowcowo-łupkowych
w basenie bałtyckim i regionie lubelskim, a także metanu w pokładach
węgla CBM, głównie w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym. Na terenie
Polski były i są podejmowane próby wydobycia metanu z niekonwencjonalnych
złóż. Wydobycie metanu CBM w Polsce odbywa się
w trakcie odmetanowania kopalń i pozyskiwania metanu z powietrza
wentylacyjnego.
Metan zawarty w pokładach węgla cechuje się tym, że prawie cała
jego objętość jest zaadsorbowana na powierzchni węgla. W pokładach
węglowych 98% metanu jest zaadsorbowane w mikroporach, a pozostałe
2% jest rozpuszczone w wodzie lub pozostaje w stanie wolnym
w szczelinach. W złożach łupków ilość zaadsorbowanego metanu
też jest znaczna. Ilość zaadsorbowanego metanu jest przedmiotem
laboratoryjnych badań procesu adsorpcji/desorpcji i analiz modeli
opisujących te procesy.
Modele izoterm adsorpcji metanu w pokładach węgla
Węgiel jest adsorbentem, w którym główną cześć porów zajmują
nano-, mikro- i mezopory. Jego zdolności adsorpcyjne zależą od takich
czynników, jak stopień uwęglenia, zawartość popiołu, wilgoci, temperatura,
ciśnienie i stopień mineralizacji. Węgiel jest skałą mikroporowatą,
dlatego wg klasyfikacji Brunauera izoterma adsorpcji na węglu
jest zgodna z I typem klasyfikacji IUPAC1). Izoterma I charakteryzuje
się szybkim wzrostem zdolności adsorpcyjnych dla niskich ciśnień,
spowodowanym[...]