本文選題：黏土礦物 + 甲烷　； 參考：《煤炭學(xué)報》2017年04期

【摘要】：利用巨正則蒙特卡羅模擬方法和分子動力學(xué)方法研究甲烷分子在4類黏土礦物(蒙脫石、高嶺石、伊利石和綠泥石)中賦存微觀結(jié)構(gòu)和微觀吸附機(jī)理,并研究不同孔徑和不同壓力對甲烷在4類黏土礦物中吸附行為的影響。研究結(jié)果表明:甲烷的平均等量吸附熱隨著孔徑增大而下降,且小于42 k J/mol,證明甲烷在黏土礦物中的吸附屬于物理吸附;甲烷分子受到黏土礦物孔壁面勢能作用影響,在孔壁面附近區(qū)域聚集從而形成吸附層,其為吸附相,而遠(yuǎn)離孔壁區(qū)域,受到孔壁面勢能較弱或未受到孔壁面勢能作用影響,甲烷分子分散于孔中,其為游離相;甲烷分子在不同類型黏土礦物不同尺度的孔隙中賦存狀態(tài)存在差異;黏土礦物微孔中,甲烷吸附量隨著孔徑增大而增大,而中孔中,甲烷吸附量隨著孔徑增大而減小;從微觀角度來看相同孔徑中,不同類型黏土礦物對甲烷近似有相同的吸附能力,但是宏觀角度來看不同類型黏土礦物樣品對甲烷的吸附能力差異較大,說明不同類型黏土礦物樣品對甲烷吸附能力主要通過比表面積因素來影響;甲烷分子在孔中吸附氣量所占比例隨著壓力增大或孔徑增大而呈下降趨勢。
[Abstract]:The microstructure and microadsorption mechanism of methane molecules in four kinds of clay minerals (montmorillonite, kaolinite, Illite and chlorite) were studied by means of grand regular Monte Carlo simulation and molecular dynamics. The effects of different pore sizes and pressures on the adsorption behavior of methane in four kinds of clay minerals were studied. The results show that the average adsorption heat of methane decreases with the increase of pore size, and is less than 42 k / mol, which indicates that the adsorption of methane in clay minerals belongs to physical adsorption, and methane molecules are affected by the potential energy of the pore wall of clay minerals. The adsorption layer is formed in the area near the pore wall, which is the adsorption phase, but far away from the pore wall, it is affected by the weak or unaffected potential energy of the pore wall, and methane molecules are dispersed in the pore, which is the free phase. The adsorption capacity of methane in the micropores of clay minerals increases with the increase of pore size, but decreases with the increase of pore size in mesoporous pores. From the microscopic point of view, different types of clay minerals have approximately the same adsorption capacity for methane in the same pore size, but from the macro point of view, the adsorption capacity of different types of clay minerals for methane is quite different. The results show that the adsorption capacity of different clay minerals on methane is mainly affected by the specific surface area factor, and the proportion of methane molecule adsorbed gas in the pore decreases with the increase of pressure or pore size.
【作者單位】： 西南石油大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金青年基金資助項目(41602155)
【分類號】：P618.13

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本文編號：2027436