CH4/H2O/CO2在煤大分子中自扩散的分子模拟
许将1
陈倩2
李居云1
1.西安煤航遥感信息有限公司,陕西 西安 7101992.陕西省地质调查院,陕西 西安 710054
摘要：通过巨正则蒙特卡罗和分子动力学方法,计算不同系综条件下CH4、CO2、H2O在煤分子中的扩散系数,并考察了温度和压力的影响.结果表明:在NPT系综下,随着温度的升高,CH4和CO2 的扩散系数逐渐增大,H2O的扩散系数呈现波动式增加;在每个温度下,H2O扩散系数均大于CH4 和CO2;扩散活化能表现为E(H2O)<E(CO2)<E(CH4),表明CH4 的扩散最难发生,CO2 的扩散更容易发生;随着压力的升高,各种气体分子的溶胀率逐渐越大;高压时,分子溶胀作用显著,预示着H2O和CO2 吸附在提高煤层气采收率过程中可以引起显著的煤基质溶胀,从而导致气体传输通道变窄,不利于煤层气的产出;CH4、H2O和CO2 扩散活化能均随着压力的升高而逐渐升高,且增幅有增大的趋势,预示着在压力较高时激活CH4、H2O和CO2 扩散需要克服更高的分子结构能垒,CO2 应以较快的速度注入煤体中,从而提高煤层气采收率.
关键词：煤层气采收率CH4/CO2/H2O煤大分子自扩散分子结构能垒活化能
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：陕西省自然科学基金研究计划资助项目(2022JQ-258)
论文发表日期：2024-09-20
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 85-93 )
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