摘要: 随着近些年能源结构的不断优化，天然气以其高效清洁、污染少等优势在整个能源结构中的比重逐渐增大。我国目前已探测的页岩气储量居世界前列，页岩气的后续勘探开发有着巨大的潜力。然而页岩成藏条件较差等客观条件都给页岩气开采带来了巨大的难度。... 展开 随着近些年能源结构的不断优化，天然气以其高效清洁、污染少等优势在整个能源结构中的比重逐渐增大。我国目前已探测的页岩气储量居世界前列，页岩气的后续勘探开发有着巨大的潜力。然而页岩成藏条件较差等客观条件都给页岩气开采带来了巨大的难度。二氧化碳增强页岩气开采技术是解决以上难题的可能实现途径。 本文主要采用分子模拟方法研究甲烷分子和二氧化碳分子在水湿高岭石微观孔隙中的吸附规律。研究了在无外电场作用下水-二氧化碳-甲烷分子多元体系在微观孔隙中的赋存特征，直流电场作用下水-二氧化碳-甲烷分子多元体系在微观孔隙中的赋存特征，交流电场作用下水-二氧化碳-甲烷分子多元体系在微观孔隙中的赋存特征。分析不同电场强度、电场频率与电场方向对水-二氧化碳-甲烷分子多元体系分子密度分布、氢键、偶极矩、径向分布函数以及相互作用能的影响。 无外加电场条件下：水-二氧化碳-甲烷分子多元体系在高岭石表面的模拟结果表明，水分子优先吸附在孔隙表面，形成水层并阻止甲烷分子、二氧化碳分子的吸附，水分子降低二氧化碳分子、甲烷分子在两侧孔隙表面上的吸附能力。随着二氧化碳分子不断增加，甲烷分子在两侧孔隙表面上的吸附能力逐渐降低。 直流电场条件下：水-二氧化碳-甲烷分子多元体系在微观孔隙中的赋存特征研究表明，外加直流电场对水分子在孔隙壁面上的吸附产生干扰，降低壁面水分子的密度，二氧化碳分子和甲烷分子在壁面的密度分布有所上升。在高岭石孔隙中二氧化碳分子和甲烷分子均出现多层吸附；二氧化碳分子主要分布在近壁区域，而甲烷分子通常位于两个主要的二氧化碳分子吸附层之间。施加直流电场有效促进二氧化碳在孔隙壁面的吸附，增强甲烷在孔隙壁面的解吸。 交流电场条件下：水-二氧化碳-甲烷分子多元体系在微观孔隙中的赋存特征研究表明，外加交变电场强度及电场频率的增加能够降低水分子在孔隙表面的吸附能力。随着交变电场强度及电场频率的增加，水分子与孔隙表面所形成的氢键数量会随之减少，交变电场能够有效破坏水分子与壁面形成的氢键，空出的吸附位点则被二氧化碳分子及甲烷分子所占据。施加交变电场能够有效促进二氧化碳在孔隙壁面的吸附，增强甲烷在孔隙壁面的解吸。 收起