煤炭学报

作者：张楚, 姚艳斌, 冯鹏, 张雨恒,

关键词：页岩有机质, 气水作用, 吸附行为, 限域空间, 分子模拟,

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。

来源：2025年第5期

《煤炭学报》期刊编辑部

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