趙莊3#煤層是典型的松軟、低滲煤層,其煤層氣井產(chǎn)能較低、開發(fā)難度較大。為了尋找出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因并獲得其產(chǎn)出規(guī)律,本文基于巨正則蒙特卡洛方法(grand canonical Monte Carlo,GCMC)及分子動力學(xué)方法(Molecular Dynamics,MD)系統(tǒng)研究了甲烷在趙莊3#煤孔隙內(nèi)的吸附與擴(kuò)散過程,并與其在成莊3#煤中吸附及擴(kuò)散過程進(jìn)行了比較,討論了不同條件對甲烷在趙莊3#煤中吸附的影響及其擴(kuò)散規(guī)律,得到了各個影響因素下甲烷在趙莊3#煤中吸附的經(jīng)驗(yàn)公式。主要內(nèi)容如下:依據(jù)趙莊3#煤和成莊3#煤大分子模型,建立了趙莊3#煤與成莊3#煤結(jié)構(gòu)模型�；贕CMC方法,獲得了煤中甲烷在一系列溫度下的等溫吸附曲線,發(fā)現(xiàn)甲烷在趙莊3#煤中的吸附能力在溫度相同時要小于成莊3#煤,通過對比可知芳香環(huán)的存在對甲烷分子吸附有著積極促進(jìn)作用,而氧含量越大則越不利于甲烷分子的吸附。經(jīng)過分析煤吸附甲烷時溫度、含水率與應(yīng)力/應(yīng)變這三個因素對其造成的影響,可知在所研究的溫度范圍內(nèi),甲烷吸附量隨溫度上升表現(xiàn)出逐漸下降趨勢,得到了溫度影響下甲烷吸附量的經(jīng)驗(yàn)公式;相比于甲烷分子來說,水分子被吸附的可能性更...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 煤層氣儲集及運(yùn)移產(chǎn)出過程
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與現(xiàn)存問題
        1.3.1 氣體吸附解吸及擴(kuò)散規(guī)律的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 存在的問題
    1.4 趙莊3#煤與成莊3#煤煤層氣儲層特征
    1.5 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
2 研究方法及基礎(chǔ)理論
    2.1 分子模擬方法介紹
        2.1.1 分子模擬理論基礎(chǔ)
        2.1.2 蒙特卡洛方法
        2.1.3 MD方法
        2.1.4 關(guān)鍵參數(shù)介紹
    2.2 煤層氣吸附/解吸及擴(kuò)散基礎(chǔ)理論
        2.2.1 煤層氣吸附/解吸基礎(chǔ)理論
        2.2.2 煤層氣擴(kuò)散基礎(chǔ)理論
    2.3 本章小結(jié)
3 煤結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建、優(yōu)化與驗(yàn)證
    3.1 趙莊3#煤與成莊3#煤大分子模型
        3.1.1 初始煤大分子模型
        3.1.2 煤大分子模型的優(yōu)化
    3.2 趙莊3#煤與成莊3#煤結(jié)構(gòu)模型
        3.2.1 周期性邊界條件的構(gòu)建
        3.2.2 煤結(jié)構(gòu)模型的優(yōu)化
    3.3 煤結(jié)構(gòu)模型合理性驗(yàn)證
        3.3.1 煤結(jié)構(gòu)模型密度驗(yàn)證
        3.3.2 孔隙結(jié)構(gòu)特征驗(yàn)證
        3.3.3 等溫吸附曲線驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
4 甲烷在趙莊3#煤結(jié)構(gòu)模型中的等溫吸附
    4.1 吸附質(zhì)的優(yōu)化
    4.2 模擬方案與參數(shù)設(shè)置
    4.3 結(jié)果分析
        4.3.1 趙莊3#煤與成莊3#煤對甲烷的吸附
        4.3.2 溫度對趙莊3#煤中甲烷吸附的影響
        4.3.3 含水率對趙莊3#煤中甲烷吸附的影響
        4.3.4 應(yīng)力/應(yīng)變對趙莊3#煤中甲烷吸附的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 甲烷在趙莊3#煤結(jié)構(gòu)模型中的擴(kuò)散模擬
    5.1 模擬方案與參數(shù)設(shè)置
    5.2 擴(kuò)散系數(shù)的計算
        5.2.1 MD模擬初始構(gòu)型
        5.2.2 擴(kuò)散系數(shù)計算方法
        5.2.3 甲烷在趙莊3#煤和成莊3#煤中的擴(kuò)散系數(shù)
    5.3 活化能的計算
        5.3.1 活化能的計算方法
        5.3.2 趙莊3#煤和成莊3#煤內(nèi)甲烷的擴(kuò)散活化能
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及取得的研究成果
致謝



本文編號：4034200