页岩矿物不同润湿性表征与吸附微观机理

作者：余曹; 张玉苹; 汪周华^*; 赵建飞; 刘煌; 廖浩奇; 王烁石; 胡义升

来源：原子与分子物理学报, 2024, 41(02): 41-50.

DOI：10.19855/j.1000-0364.2024.021006

• 蒙脱石
• 石英
• 润湿
• 吸附
• 分子模拟

无机矿物作为页岩气吸附的重要载体，其表面性质对甲烷吸附能力有着重要影响，而润湿性作为固体重要表面性质之一，对矿物气体吸附能力的影响不可忽视.文章以蒙脱石和石英作为研究对象，通过对矿物表面甲基化(-CH3)和羟基化(-OH)处理来改变其润湿性，以探究无机矿物表面润湿性对甲烷吸附能力的影响.采用分子动力学方法研究矿物体系的润湿性，用接触角对润湿性进行定量表征，并构建纳米狭缝，结合巨正则蒙特卡罗方法模拟润湿性改变前后，CH4在矿物中的吸附变化.研究结果表明，水滴在羟基化矿物表面迅速破裂并铺展在矿物表面，而在甲基化表面铺展程度较小，普遍呈半球形.羟基化蒙脱石和石英表面的润湿接触角分别为12.7°和26.5°,均小于其甲基化表面接触角62.5°和85.7°.甲基化矿物甲烷吸附量均高于其羟基化，气体几乎大都以吸附状态位于孔隙壁面，随着矿物亲水性的减弱，其对甲烷吸附能力增强.

• 单位
  油气藏地质及开发工程国家重点实验室; 西南石油大学