《水對甲烷在煤狹縫中吸附影響的分子模擬研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、第35卷第02期煤炭技術(shù)Vol.35No.022016年02月CoalTechnologyFeb.2016doi:10.13301/j.cnki.ct.2016.02.090水對甲烷在煤狹縫中吸附影響的分子模擬研究潘建瓊1，張超2，田力3（1.中石化江漢油田分公司石油工程技術(shù)研究院，湖北潛江433123；2.中國石油天然氣管道局，河北廊坊065000；3.華潤燃?xì)猓ㄠ嵵荩┦姓O(shè)計研究院有限公司，鄭州450000）摘要：對沁南東-夏店區(qū)塊煤樣的元素含量、官能團(tuán)、微晶結(jié)構(gòu)、孔徑分布等性質(zhì)進(jìn)行了分析，基于分析結(jié)果構(gòu)建了煤結(jié)構(gòu)的

2、計算機(jī)模型。采用巨正則蒙特卡洛（GCMC）方法和分子動力學(xué)（MD）方法研究了含水量對甲烷在煤狹縫中的吸附量和吸附構(gòu)型的影響規(guī)律。關(guān)鍵詞：煤層甲烷；分子模擬；含水量；吸附量中圖分類號：TD712文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1008－8725（2016）02－0232－03MolecularSimulationStudyofEffectofWateronAdsorptionofCH4inSlitPoreofCoalsPANJian-qiong1，ZHANGChao2，TIANLi3（1.ResearchInstituteofPe

3、troleumEngineeringandTechnologyinJianghanOilfieldCompanyofSinopec,Qianjiang433123,China;2.ChinaPetroleumPipelineBureau,Langfang065000,China;3.Huarungas(Zhengzhou)MunicipalDesignInstitute,Zhengzhou450000,China）Abstract:Haveanalyzedtheelement,functionalgroup,microc

4、rystallinestructureandporediameterdistributionofcoalsamplesofQinnan-Xiadiancoalfield,andconstructedtherelatedcomputermodels.GrandcanonicalensembleMonteCarlo(GCMC)andmoleculardynamic(MD)simulatemethodswerecarriedouttoinvestigatetheeffectsofwatercontentontheadsorpt

5、ioncapacityandtheadsorptionconfigurationsofCH4intheslit-poreofcoals.Keywords:coalbedmethane;molecularsimulation;watercontent;adsorptioncapacity0引言C骨架、-OH及-NH2。采用X射線衍射儀分析煤樣由于吸附作用的存在，煤層氣的開采效率較低。微晶結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明煤樣平均晶面間距0.3497nm，煤層本身的含水量以及開采前期注水壓裂過程中與石墨（002）面的晶面間距相近。采用比表面積及

6、帶入大量的水都是影響煤層氣吸附的重要因素，因孔徑分析儀進(jìn)行煤樣孔徑分析，煤樣的最可幾孔徑此針對含水煤樣開展煤層氣吸附規(guī)律的研究更具求平均值得3.15nm。綜合以上分析結(jié)果，采用實際意義。對于甲烷在濕煤樣中的吸附目前也已經(jīng)MaterialsStudio計算軟件中的Visualizer模塊，在石有了大量的文獻(xiàn)報道，研究發(fā)現(xiàn)煤樣含水對甲烷的墨（002）面上進(jìn)行官能團(tuán)（-OH、-NH2）和雜原子修吸附量有著顯著的影響。關(guān)于水對甲烷吸附影響的飾（N、O、H原子），并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到模型如圖研究主要集中在低含水量的情況下，對于注水

7、壓裂1所示。煤結(jié)構(gòu)模型大小4.92nm×5.12nm×5.27nm，時水對甲烷吸附的影響還鮮有報道。另一方面，實原子層間距0.35nm，狹縫寬度3.15nm，狹縫孔壁驗方法難以對水作用下甲烷吸附的微觀機(jī)理進(jìn)行選用3層原子，與煤樣分析結(jié)果吻合。分析。本文采用分子模擬的方法，研究了沁南東-夏店區(qū)塊注水過程中，煤層不同含水量對甲烷吸附量和吸附構(gòu)型的影響規(guī)律，并從甲烷和煤層間相互作用能的角度進(jìn)行了解釋。1模型和方法1.1煤狹縫模型構(gòu)建首先分析了所取煤樣的化學(xué)成分、微晶結(jié)構(gòu)、（a）石墨（002）表面（b）狹縫模型官能團(tuán)種類以及孔徑

8、分布范圍。煤樣元素分析按照圖1表面修飾后的煤結(jié)構(gòu)模型GB/T476-2008《煤中碳和氫的測定方法》進(jìn)行，分析1.2計算方法發(fā)現(xiàn)煤樣中碳、氫、氧和氮的平均含量為90.61%、計算采用Accelrys公司的MaterialsStudio計算4.03%、1.75%和1.52%，可判斷該區(qū)塊煤樣屬于高軟件，吸附量計算采用巨