页岩有机质限域空间内的气水相互作用
张楚1
姚艳斌2
冯鹏3
张雨恒4
1.常州大学安全科学与工程学院,江苏 常州 213164;中国地质大学(北京)煤层气开发利用国家工程研究中心煤储层物性实验室,北京 100083;中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏 徐州 2210082.中国地质大学(北京)煤层气开发利用国家工程研究中心煤储层物性实验室,北京 100083;中国地质大学(北京)能源学院,北京 1000833.中国地质大学(北京)能源学院,北京 1000834.同济大学土木工程学院,上海 200092
摘要：页岩储层中基质-流体之间的复杂相互作用对评估页岩气资源量和开发潜力至关重要.传统研究受限于数学表征模型假设较多的固有劣势,对不同尺度储集空间内气水吸附行为及其赋存规律的刻画仍不完善,使得限域空间内的气水相互作用过程和机制尚不明确.鉴于此,选取 6组四川盆地海相龙马溪组页岩,对提取的干酪根开展干燥和含水条件下的甲烷吸附试验,而后采用分子模拟方法和改进的Ono-Kondo模型表征微纳米孔隙中气水吸附行为,最后探讨微纳米限域空间内气水相互作用机制.结果表明:干燥条件下甲烷填充吸附行为对总甲烷吸附量起主要贡献,同时甲烷填充吸附主要发生在微孔中,甲烷表面吸附则主要在中孔中.在含水条件下,甲烷的吸附行为会发生显著变化,原本在干燥条件下以填充吸附为主的样品会转变为以表面吸附为主.水分子以簇状分布堵塞占据微孔空间,并驱使甲烷至高能含硫位点周围,从而显著降低甲烷的填充吸附能力;相比之下,由于水分子和甲烷吸附位点的差异,水分子对中孔中甲烷表面吸附行为的影响相对较小.
关键词：页岩有机质气水作用吸附行为限域空间分子模拟
分类号：P618.13(矿床学)
资助基金：国家自然科学基金(42125205)中国矿业大学煤层气资源与成藏教育部重点实验室开放基金资助项目(2023-006)常州市科技计划资助项目(CJ20240057)
论文发表日期：2025-05-30
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：15( 2581-2595 )
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