研究頁巖氣的吸附特性對(duì)于頁巖氣開采具有極其重要的作用。頁巖氣主要貯存于泥頁巖納米孔隙中,頁巖氣的吸附性能主要取決于它在泥頁巖納米孔隙中的吸附行為。本文采用分子動(dòng)力學(xué)和蒙特卡洛法對(duì)頁巖氣在納米孔隙中的吸附行為進(jìn)行了分子模擬,分析了頁巖氣吸附性能與各影響因素之間的物理關(guān)系。根據(jù)頁巖儲(chǔ)層主要組成組分,分別建立了有機(jī)質(zhì)、石英及黏土礦物納米孔模型,并利用不同的溫度、壓強(qiáng)和納米孔孔徑,開展了多種條件下的頁巖氣吸附分子模擬,分別研究了氣體壓強(qiáng)、環(huán)境溫度、孔徑對(duì)頁巖氣吸附量的影響規(guī)律,并探討了頁巖氣吸附能力對(duì)泥頁巖有機(jī)質(zhì)和礦物成份的依賴關(guān)系。分子計(jì)算結(jié)果表明:（1）受孔壁面分子勢(shì)能作用影響,甲烷分子在孔壁面0.5nm范圍內(nèi)近似平行于孔壁聚集分布,呈現(xiàn)出吸附的狀態(tài);而在遠(yuǎn)離孔壁面區(qū)域分布比較分散,甲烷分子受孔壁面作用力較小,呈現(xiàn)出游離的狀態(tài)。（2）有機(jī)質(zhì)、石英和黏土礦物納米孔中頁巖氣吸附量都隨著壓強(qiáng)的增大而增加,且二者之間的物理關(guān)系可以近似采用冪函數(shù)進(jìn)行描述,頁巖氣在納米孔中的吸附比例隨壓強(qiáng)的增大逐漸減小。（3）當(dāng)壓強(qiáng)和溫度相同時(shí),頁巖氣在有機(jī)質(zhì)、石英和黏土礦物納米孔中的吸附量都隨著孔徑的增大而線性增加... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 研究背景及意義
        1.1.2 頁巖氣概述
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 頁巖儲(chǔ)層特征研究現(xiàn)狀
        1.2.2 頁巖微觀孔隙特征研究現(xiàn)狀
        1.2.3 頁巖氣吸附機(jī)理研究現(xiàn)狀
        1.2.4 頁巖吸附分子模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線圖
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線圖
第二章 分子模擬理論
    2.1 分子動(dòng)力學(xué)方法
        2.1.1 分子動(dòng)力學(xué)方法基本原理
        2.1.2 Verlet積分方法
        2.1.3 正則系綜
        2.1.4 分子力場(chǎng)
        2.1.5 周期性邊界條件
    2.2 蒙特卡洛法
        2.2.1 蒙特卡洛法基本原理
        2.2.2 巨正則(NVT)系綜
        2.2.3 壓強(qiáng)與逸度的轉(zhuǎn)換
第三章 頁巖氣在石英和有機(jī)質(zhì)納米孔中吸附的分子模擬
    3.1 石英和有機(jī)質(zhì)納米孔模型
        3.1.1 石英納米孔
        3.1.2 有機(jī)質(zhì)納米孔
        3.1.3 碳納米孔
    3.2 分子模擬計(jì)算方法
    3.3 頁巖氣在石英和有機(jī)質(zhì)納米孔中的吸附特性
        3.3.1 頁巖氣在納米孔中的分布特征
        3.3.2 壓強(qiáng)對(duì)頁巖氣吸附的影響規(guī)律
        3.3.3 孔徑對(duì)頁巖氣吸附的影響規(guī)律
        3.3.4 溫度對(duì)頁巖氣吸附的影響規(guī)律
        3.3.5 吸附熱與頁巖氣吸附能力
        3.3.6 非鍵相互作用貢獻(xiàn)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 頁巖氣在黏土礦物納米孔中吸附的分子模擬
    4.1 黏土礦物納米孔模型
        4.1.1 蒙脫石納米孔
        4.1.2 伊利石納米孔
        4.1.3 高嶺石納米孔
    4.2 分子模擬計(jì)算方法
    4.3 頁巖氣在黏土礦物納米孔中的吸附特性
        4.3.1 頁巖氣在黏土礦物納米孔中的分布特征
        4.3.2 壓強(qiáng)對(duì)頁巖氣吸附的影響規(guī)律
        4.3.3 孔徑對(duì)頁巖氣吸附的影響規(guī)律
        4.3.4 溫度對(duì)頁巖氣吸附的影響規(guī)律
        4.3.5 吸附熱與頁巖氣吸附能力
        4.3.6 非鍵相互作用貢獻(xiàn)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄 A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文與科研成果清單
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]計(jì)算化學(xué)與分子模擬方法及MS軟件簡(jiǎn)介[J]. 王英學(xué),梁俊璽,胡勤政,曹宏偉.  山東化工. 2019(02)
[2]富有機(jī)質(zhì)頁巖中烴類動(dòng)態(tài)運(yùn)移對(duì)頁巖氣富集成藏的制約——以四川盆地龍馬溪組為例[J]. 王佳,譚先鋒,田景春,羅超,冉天,陳青,李霞,曾春林.  石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì). 2017(06)
[3]基于Ono-Kondo格子模型的頁巖氣超臨界吸附機(jī)理探討[J]. 周尚文,王紅巖,薛華慶,郭偉,李曉波.  地球科學(xué). 2017(08)
[4]石墨狹縫中異形孔洞內(nèi)甲烷賦存狀態(tài)分子動(dòng)力學(xué)模擬[J]. 白永強(qiáng),楊春梅,張雁,張兆虹,于舒杰,姜振學(xué),閆化彩.  煤炭學(xué)報(bào). 2017(05)
[5]龍馬溪組頁巖干酪根平均分子結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建[J]. 劉向君,羅丹序,熊健,梁利喜.  化工進(jìn)展. 2017(02)
[6]鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組泥頁巖孔隙特征及其控制因素[J]. 李成成,周世新,李靖,楊亞南,付德亮,馬瑜,李源遽.  沉積學(xué)報(bào). 2017(02)
[7]石墨狹縫吸附頁巖氣的分子模擬[J]. 何映頡,楊洋,張廷山,伍坤宇.  巖性油氣藏. 2016(06)
[8]渝東北地區(qū)龍馬溪組頁巖儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征[J]. 武瑾,梁峰,吝文,魏晨吉,宋曉江.  成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(03)
[9]CO2/CH4在干酪根中競(jìng)爭(zhēng)吸附規(guī)律的分子模擬[J]. 隋宏光,姚軍.  中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2016(02)
[10]CO2/CH4在干酪根中競(jìng)爭(zhēng)吸附的分子模擬[J]. 隋宏光,姚軍.  科學(xué)技術(shù)與工程. 2016(11)

博士論文
[1]頁巖氣聚集機(jī)理及其應(yīng)用[D]. 聶海寬.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2010

碩士論文
[1]頁巖納米孔隙中小分子氣體超臨界吸附微觀機(jī)理研究[D]. 代建偉.西南石油大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3723037