页岩黏土矿物CH4/CO2吸附规律的分子模拟

• 作者: 姚军 隋宏光
• 来源期刊: 东北石油大学学报
• 学科: 工学
• 关键词: CH4 CO2 蒙脱石 吸附 分子模拟
• 年，卷（期）: 2016,（2）
• 所属期刊栏目: 油田化学工程
• 页码范围: 90-98
• 页数: 9页
• 分类号: O467|TE319
• 字数: 5130字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2095-4107.2016.02.012

摘要

CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附行为对页岩气的开采和CO2的封存具有重要意义.选取黏土矿物的主要成分蒙脱石为研究对象,构建层状裂缝型孔隙的分子模型,采用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)方法和分子动力学(MD)方法,在不同压力、不同温度条件下,研究不同狭缝孔隙宽度CH4和CO2气体的吸附行为,同时分析离子交换结构对吸附的影响.结果表明:CH4吸附符合Langmuir吸附规律,可以采用Langmuir方程进行拟合.随着温度的升高两种气体吸附量减小,随着压力的增大而增大;蒙脱石的离子交换结构对CH4的吸附影响较小,但促进对CO2的吸附;不同的狭缝孔隙宽度对应CH4和CO2的赋存状态不同,蒙脱石的离子交换结构影响CO2的赋存状态;平均作用势说明吸附层中分子间结合能力大于游离层,吸附态是CH4和CO2在蒙脱石狭缝中的主要赋存形式之一.基于CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附规律,可为页岩气的勘探开发提供依据.