地层条件下页岩有机质孔隙内CO2与CH4竞争吸附的分子模拟

作者：王晓琦; 翟增强; 金旭; 吴松涛; 李建明; 孙亮; 刘晓丹

来源：石油勘探与开发, 2016, 43(05): 772-779.

• 有机质孔隙
• 聚焦离子束扫描电镜三维成像
• CH4吸附
• CO2与CH4选择系数
• 分子模拟

为研究CH4与CO2分子在页岩有机质中的竞争吸附机理,以四川盆地下志留统龙马溪组页岩为研究对象,基于聚焦离子束扫描电镜及氮气吸附仪的表征结果构建了分子模拟的层柱孔隙模型,利用巨正则系综蒙特卡洛法(GCMC)研究了地层温度、压力条件下有机质纳米孔隙中CH4的吸附规律,并重点研究了CO2与CH4竞争吸附的规律。研究表明:龙马溪组页岩有机质内大量发育纳米孔隙,孔隙连通性好,是吸附气重要的储集空间;温度降低、压力升高能增加CH4吸附量,地层条件下若出现超压会显著提高CH4吸附气量;CO2具有较强的竞争吸附能力,温度与压力的共同升高使CO2与CH4选择系数迅速降低,页岩气埋深越大则CO2与CH4选择系数越低。页岩气开发在流体压力下降到一定程度时再进行CO2驱替会取得较好的效果。

• 单位
  中国石油勘探开发研究院; 中国石油天然气集团公司; 北京化工大学