一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法技术

本发明专利技术结合巨正则蒙特卡罗(grand canonical monte carlo,GCMC)和非平衡分子动力学(non‑equilibrium molecular dynamics,NEMD)计算方法，从分子尺度研究了纳米级狭缝孔隙内甲烷相平衡与临界混合特性的实例，归纳总结出一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法。基于GCMC/NEMD计算方法，模拟稳定化学势下气、液两相甲烷在温差和压差作用下于页岩孔隙内形成的局部相平衡过程；统计不同临界状态下混合系统在各个时刻、不同维度的密度与温度分布，研究页岩狭缝孔隙对甲烷相平衡行为的影响，揭示狭缝孔隙对甲烷相平衡的约束效应与对临界混合特性的影响。本方法具有低成本、高效率和高准确度的优势，可以实现常规实验难以操作的测量、计算和分析，对优化页岩气开采过程具有一定的指导意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及页岩气开采过程中的相平衡分析领域，具体为一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法。

技术介绍

1、页岩气为一种非常规天然气，以甲烷为主要成分的页岩气主要赋存在多孔的页岩储层中，其孔隙还具有孔径小(纳米尺度)和低连通性等特点，给页岩气的开采带来了很大的挑战。如开采过程中，孔隙对甲烷流体的强相互作用会引起流体分子的不均匀分布，进而导致产生不同的相行为，这对页岩气的实际产量具有显著的影响。因此，页岩孔隙对甲烷流体的约束效应及相平衡行为影响变成当前页岩气开采领域的研究重点。其中，纳米孔内甲烷流体相平衡行为的计算需要考虑孔壁与流体相互作用引起的吸附、毛管冷凝和临界性质变化，而这些变化则取决于气液相平衡的结果。然而，由于页岩储层深度较深，在高温高压的环境下，甲烷流体甚至会变成超临界的状态，这使得从传统实验的角度去分析其气液相平衡变得十分困难；相反，分子动力学方法可从微观纳米尺度模拟和揭示无机孔隙中甲烷的相平衡行为，为页岩气的储量预估和产量预测提供有力理论证据和数据支撑。但现有的大部分研究方法仅通过单相流体计算平衡后的气液两相状态，无法模拟特定本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法，其特征在于，基于GCMC/NEMD分子动力学模拟方法，以5nm页岩狭缝孔隙为例，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法，其特征在于：在步骤1中，甲烷与孔隙原子的势函数参数通过Lorentz-Berthelot混合规则计算：

3.根据权利要求1所述的一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法，其特征在于：在步骤2中，初始状态甲烷气液两相的分子数N计算公式为：

4.根据权利要求1所述的一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法...

【技术特征摘要】

1.一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法，其特征在于，基于gcmc/nemd分子动力学模拟方法，以5nm页岩狭缝孔隙为例，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法，其特征在于：在步骤1中，甲烷与孔隙原子的势函数参数通过lorentz-berthelot混合规则计算：

3.根据权利要求1所述的一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法，其特征在于：在步骤2中，初始状态甲烷气液两相的分子数n计算公式为：

4.根据权利要求1所述的一种分析页岩狭缝孔隙中甲烷相平衡行为的分子动力学方法，其特征在于：在步骤2中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，郑思则，王云艳，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：