地质条件下页岩气在页岩中扩散与渗透的分子模拟

发布时间：2024-12-19 03:56

　　随着世界对新型能源的不断需求,以及清洁能源的不断减少,一种非常规的能源资源—页岩气,已经受到了全球范围内的密切关注。目前,页岩气在美国的商业化开采正在如火如茶的进行中,这也掀起了开采页岩气的热潮。然而,页岩气存储在地质条件下极难开采的页岩中,想要安全大量的开采页岩中的页岩气,首先需要了解地质条件下页岩气在页岩中是如何扩散和渗透的。在实际情况中,页岩气存储的环境是在微观和介观的尺度下。因此,想要了解页岩气的扩散机理也是极其困难的。针对这一难点,本文通过建立页岩模型,采用非平衡分子动力学的模拟方法,研究了页岩气的渗透和扩散机理,并且提出了一个介观尺度气体扩散模型。地质深度条件下,深入理解页岩气的扩散和渗透机理对页岩气的高效开采至关重要。在第一个工作中,我们首先调研了页岩气在地质深度下的存储条件。由调研得到的页岩气的存储条件,包括温度,压力,以及其页岩的孔隙大小等,代入玻尔兹曼公式便可以计算页岩气的平均自由程λ,进而可以得到努森数Kn。根据Kn值的大小,我们得知页岩气在页岩中的扩散与渗透多处于没有机理可以描述的空白区域,即Kn在0.01到10之间的范围。对于这种情况,我们通过建立页岩蒙脱石狭缝...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外页岩气的勘探开发研究现状
        1.2.1 页岩气及全球资源分布
        1.2.2 世界的页岩气开发现状
        1.2.3 中国页岩气开发研究进展
    1.3 页岩的组成和孔结构
        1.3.1 页岩的组成
        1.3.2 孔隙结构
    1.4 页岩气的扩散与渗透
    1.5 分子模拟方法概述
        1.5.1 蒙特卡罗模拟(MC)与分子动力学模拟(MD)
        1.5.2 平衡动力学模拟(EMD)与非平衡动力学模拟(NEMD)
    1.6 论文研究的目的和内容
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究内容
第二章 页岩气在地质条件下的渗透与扩散
    2.1 前言
    2.2 模拟方法
        2.2.1 模型的建立
        2.2.2 模拟细节
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 甲烷的渗透
        2.3.2 模拟数据分析
        2.3.3 介观扩散模型
        2.3.4 介观尺度模型的外推应用
    2.4 本章结论
第三章 页岩气在有机质页岩中渗透与扩散
    3.1 前言
    3.2 计算方法
        3.2.1 模型的建立
        3.2.2 模拟细节
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 甲烷的渗透
        3.3.2 模拟数据分析
    3.4 本章结论
第四章 结论与展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件



本文编号：4017619