煤炭学报

作者：林轩, 白永强, 张雁, 吕秀丽, 宋胜浩, 姜继玉, 张翠婷,

关键词：甲烷, 有机质, 吸附, 分子动力学, 孔隙,

为了研究有机质孔隙形状对甲烷赋存状态的影响，建立了与实际较为相符的碳基椭圆孔隙和带有突出与凹陷特征的异形孔隙。在特定的页岩气储层温压条件下，使用分子动力学方法模拟甲烷的赋存状态。模拟结果表明，椭圆孔隙第1吸附层密度峰值为0.565 g/cm3，小于圆形孔隙第1吸附层密度(峰值为0.620 g/cm3)，椭圆孔隙第2吸附层密度峰值为0.482 g/cm3，大于圆形孔隙第2吸附层密度(峰值为0.408 g/cm3)。“突出”孔隙与“凹陷”孔隙中的突出部分均有甲烷聚集，由于壁面原子的势能影响，甲烷聚集后出现空缺，空缺的存在导致第1吸附层断开，断开程度受特征点处曲率半径大小影响，另外“突出”孔隙中的断开程度比“凹陷”孔隙中的明显。同时发现，“突出”孔隙中甲烷的平均密度大于“凹陷”孔隙中甲烷的平均密度。孔隙中游离气的存在特征受孔隙形状的影响。“突出”孔隙中，随着特征点处的曲率半径减小，游离气逐渐减小直至几乎消失。“凹陷”孔隙中，随着特征点处的曲率半径减小，凹陷部分的甲烷第2吸附层逐渐向无凹陷部分移动，最终导致两部分的第2吸附层重合，孔隙中的游离气几乎消失。研究结果表明，孔隙形状的改变会对甲烷在孔隙中的平均密度、分布规律产生明确影响，甲烷的赋存状态与孔隙形状密切相关。

来源：2021年第12期

《煤炭学报》期刊编辑部

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