The analysis of pore space parameters of shale gas formations rocks within the range of 50 to 2 nm

• Autorzy: Mroczkowska-Szerszeń M.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG2015.12.06

Warianty tytułu

PL

Analiza parametrów przestrzeni porowej skał formacji łupków gazonośnych w zakresie od 50 do 2 nm

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Modern measuring techniques enable the characterization of porous materials in the range up to tens of angstroms, including imaging techniques of such small objects. The paper focuses on the methodology of pore space characterization for shale gas rocks. It presents certain aspects of pore space studies by means of porosimetric analyses, using adsorption isotherm analysis, presenting the methods for choosing physical and analytical models allowing the determination of the pore space parameters for those samples. It refers to detailed applications of selected computational algorithms, adequate for determining parameters of the rocks’ pore space developed within the range of meso- and micropores, i.e. below 50 nm (in accordance with the IUPAC convention).

PL

Współcześnie dysponujemy szerokim wachlarzem technik pomiarowych umożliwiających charakteryzację materiałów porowatych w zakresach sięgających dziesiątek Angstromów, łącznie z technikami obrazującymi tak małe obiekty. Niniejsze opracowanie skupia się na metodyce charakteryzacji przestrzeni porowej próbek skał zwięzłych, w tym skał formacji łupków gazonośnych. Przedstawia ono niektóre aspekty badań przestrzeni porowej za pomocą analiz porozymetrycznych metodą analizy izotermy adsorpcji, prezentując sposób doboru modeli fizycznych i analitycznych pozwalających na określanie parametrów przestrzeni porowej tych próbek. Odnosi się do szczegółowego zastosowania wybranych algorytmów obliczeniowych, adekwatnych w oznaczaniu parametrów przestrzeni porowej skał, z rozwiniętą przestrzenią porową na poziomie mezo i mikro porów, a więc w zakresie poniżej 50 nm (zgodnie z konwencją IUPAC).

Słowa kluczowe

EN

shale rocks; pore space; nitrogen adsorption analysis; pore space imaging techniques in the mesopore scale; thickness curve

PL

skały formacji łupków gazonośnych; przestrzeń porowa; metody izotermy adsorpcji; techniki obrazowania przestrzeni porowej w zakresie mezoporów; metoda BJH; krzywa grubości adsorbatu t(x)

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 71, nr 12
• Strony: 983--991
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mroczkowska-Szerszeń M.

• Department of Geology and Geochemistry, Oil and Gas Institute – National Research Institute, ul. Lubicz 25 A, 31-503 Kraków

Bibliografia

• [1] Adesida A.: Pore size distribution of Barnet shale using nitrogen adsroption data. University of Oklahoma 2011.
• [2] Barrett E. P., Joyner L. S., Halenda P. P.: The determination of pore volume and area distributions in porous substances. I. Computations from nitrogen isotherms. Journal of the American Chemical Society 1951, vol. 73, no. 5, pp. 373–380.
• [3] Broekhoff J. C. P., de Boer J. H.: The surface area determination in intermediate pores. [in:] Int. Symp. Surf. Area Determ. 1969, pp. 97–121.
• [4] Brunauer S., Emmett P. H., Teller E.: Gases in Multimolecular Layers. Journal of American Chemical Society 1938, vol. 60, no. 12, pp. 309–319.
• [5] Choma J., Jaroniec M.: Porowatosc adsorbentow i katalizatorow: klasyczne metody analizy, ich mozliwosci i ograniczenia. Ochrona Środowiska 2001, vol. 2, pp. 3–8.
• [6] de Boer J. H., Linsen B. G., Osinga T. J.: Studies on pore systems in catalysts. VI. The universal t-curve. Journal of Catalysis 1965, vol. 4, pp. 643–648.
• [7] de Boer J. H., Linsen B. G., van der Plas T., Zondervan G. J.: Studies on pore systems in catalysts. VII. Description of the pore dimensions of carbon blacks by the t method. Journal of Catalist 1965, vol. 4, pp. 649–653.
• [8] de Boer J. H., van den Heuvel A., Linsen B.: Studies on pore systems in catalysts. IV. The two causes of reversible hysteresis. Journal of Catalysis 1964, vol. 3, pp. 268–273.
• [9] de Boer J. H., Linsen B. G.: Studies on pore systems in catalysts. II. The shapes of pores in aluminum oxide systems. Journal of Catalysis 1964, vol. 3, pp. 38–43.
• [10] Dudek L., Kowalska-Wlodarczyk M.: Pragmatyczne podejscie do adsorpcji w skalach lupkowych zloz typu shale gas. Nafta-Gaz 2014, no. 7, pp. 416–424.
• [11] Halsey G.: Physical adsorption on non-uniform surfaces. The Journal of Chemical Physics 1948, vol. 16, pp. 931–937.
• [12] Harkins W. D., Jura G.: An adsorption method for the determination of the area of a solid without the assumption of a molecular area, and the area occupied by nitrogen molecules on the surfaces of solids. The Journal Chemical Physics 1943, vol. 11, pp. 431.
• [13] Horvath G., Kawazoe K.: Method for the calculation of effectiv pore size distribution in molecular sieve carbon. Journal of Chemical Engineering of Japan 1983, vol. 16, pp. 470–475.
• [14] Jaroniec M., Kruk M., Olivier J. P., Koch S.: A new method for the mesoporous, accurate pore size analysis of MCM-41 and other silica-based materials. [in:] Proc. COPS-V, Heidelberg, Germany 1999.
• [15] Klobes P., Meyer K., Munro R. G.: Porosity and specific surface area measurements for solid materials. National Institute of Standards and Technology, U.S. Government Printing Office, Washington 2006.
• [16] Langmuir I.: The adsorption of gases on plane surfaces of glass mica and platinum. Journal of American Chemical Society 1918, vol. 40, pp. 1361.
• [17] Langmuir I.: The constitution and fundamental properties of solids and liquids. Journal of American Chemical Society 1916, vol. 38, pp. 2221.
• [18] Langmuir I.: The evaporation, condensation and reflection of molecules and the mechanism of adsorption. Physical Review 1916, vol. 8, pp. 149–176.
• [19] Lippens B. C, de Boer J. H.: Studies on pore systems in catalysts. III. Pore-size distribution curves in aluminum oxide systems. Journal of Catalysis 1964, vol. 3, pp. 44–49.
• [20] Lippens B. C., de Boer J. H.: Studies on pore systems in catalysts. V. The t method. Journal of Catalysis 1965, vol. 4, pp. 319–323.
• [21] Lippens B. C., Linsen B. G., De Boer J. H.: Studies on pore systems in catalysts. I. The adsorption of nitrogen; apparatus and calculation. Journal of Catalysis 1964, vol. 3, pp. 32–37.
• [22] Magee R. W.: Evaluation of the external surface area of carbon black by nitrogen adsorption. Ruber Chemistry and Technology 1995, vol. 68, no. 5, pp. 590.
• [23] McNaught A. D.: Compendium of chemical terminology. The Gold Book. International Union of Pure and Applied Chemistry, 1997.
• [24] Po-Zen Wong: Methods in the physics of porous media. Experimental Methods in the Physical Sciences. Volume 35. Academic Press, Elsevier, San Diego, London, Boston, New York, Sydney, Tokyo, Toronto 1999.
• [25] Shale gas and shale oil resource assessment methodology. EIA/ARI World Shale Gas and Shale Oil Resource Assessment; http://www.adv-res.com/pdf/00_EIA_ARI_Study_Methodology June_2013_FINAL.pdf (access on: June 2015).
• [26] Šolcová O., Matějová L., Schneider P.: Pore-size distributions from nitrogen adsorption revisited: Models comparison with controlled-pore glasses. Applied Catalysis A, General 2006, vol. 313, no. 2, pp. 167–176.
• [27] Such P.: Co to wlasciwie znaczy porowatosc skal lupkowych. Nafta-Gaz 2014, no. 7, pp. 411–415.
• [28] Thomson S. W.: On the equilibrium of vapour at a curved surface of liquid. Philosophical Magazine 1871, series 4, pp. 448-452.
• [29] TriStar II 3020 Operator’s Manual V 1.03 Micromeritics, 2009.