隋宏光， 姚　军

( 中国石油大学(华东) 石油工程学院，山东 青岛　266580 )



页岩黏土矿物CH4/CO2吸附规律的分子模拟

隋宏光， 姚军

( 中国石油大学(华东) 石油工程学院，山东 青岛266580 )

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。

CH4； CO2； 蒙脱石； 吸附； 分子模拟

0　引言

随着清洁能源需求的增加，对页岩气藏的开发有重要意义[1-4]。页岩气是以甲烷为主要成分的混合气体，含有少量的乙烷、丙烷等，主要以游离态、吸附态赋存在页岩气藏中，还有少量的溶解态，其中吸附态占20%～85%(体积分数)[5]。页岩气藏的吸附特性对页岩气的储量计算[6-7]、开采方案制定，以及开采过程中纳米孔隙的渗流机理和后期的产能预测具有指导意义。……