【摘要】：由于短缺的常規(guī)天然氣資源很難滿足日益增長的能源需求,頁巖氣的開發(fā)成為了世界能源新的焦點。甲烷是頁巖氣最主要的組成成分,常以吸附態(tài)為主要形式賦存于頁巖石中。頁巖石的主要成分為無機粘土礦物,包括蒙脫石、伊利石和高嶺石等,其中蒙脫石對甲烷的吸附性能最強。為了了解甲烷在蒙脫石中的吸附機理,本文采用了分子力學和蒙特卡洛方法,通過改變溫度、壓力、孔隙間距等條件,研究了甲烷在蒙脫石結構中的吸附特性。主要內(nèi)容如下:(1)應用分子力學方法構建了甲烷分子、二氧化碳分子和蒙脫石結構的模型并進行了優(yōu)化,使得吸附系統(tǒng)中吸附質(zhì)和吸附劑的能量達到最低,吸附過程最穩(wěn)定。(2)應用蒙特卡洛方法研究了甲烷在蒙脫石內(nèi)部結構中的吸附特性,內(nèi)部結構分為微孔級和介孔級兩類。結果表明,甲烷的吸附量隨著溫度的升高而減小,隨著層面間距的增加而增大。當層面間距為10?左右時,甲烷吸附層由單層吸附變?yōu)殡p層吸附。在相同條件下,微孔級結構中甲烷的吸附效率約為介孔級結構的2.5倍。(3)應用蒙特卡洛方法研究了甲烷在蒙脫石孔隙結構中的吸附特性,孔隙結構分為裂縫孔、三角孔和方形孔三種。結果表明,甲烷吸附量的變化趨勢與蒙脫石內(nèi)部結構大體相同。在相同條件下,甲烷的吸附效率大小關系為:裂縫孔三角孔方形孔。進一步驗證得知,孔隙形狀越接近圓形,甲烷的吸附效率越高。(4)應用蒙特卡洛方法研究了甲烷和二氧化碳在蒙脫石孔隙結構中的混合吸附特性。結果表明,甲烷的吸附量隨溫度的升高而明顯減小,而二氧化碳的吸附量則幾乎不受溫度變化的影響。在相同條件下,單一吸附模擬中甲烷的吸附量是混合模擬的2.5倍左右,即混合吸附中二氧化碳對甲烷的吸附有一定的抑制作用。
【圖文】：

第 1 章 緒論附特性的結構模型[24-26]。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀由于近年來頁巖氣的勘探和開采發(fā)展迅速，關于頁巖氣的主要成分——甲烷的吸附研究也逐漸增多。2014 年，KeFeng Yan 等人[27]運用分子動力學方法研究了甲烷水合物在蒙脫石結構中的嵌入行為，研究表明水分子會使蒙脫石內(nèi)部結構發(fā)生膨脹，層面間距增大，甲烷水合物與蒙脫石表面分子的相互作用比較復雜，，且水分子對甲烷分子的吸附有一定的抑制作用（如圖 1.1）。

圖 1.2 CH4吸附等溫線和擴散系數(shù)隨溫度變化示意圖Fig. 1.2 Adsorption isotherms and diffusion coefficients of methane at different temperatures2015 年，Aman Sharma 等人[29]研究了甲烷和乙烷在蒙脫石內(nèi)部結構中吸附行為，研究表明當溫度為 298.15 K 時，甲烷和乙烷的在蒙脫石內(nèi)部結構中的吸附等溫線符合朗格繆爾等溫線，甲烷和乙烷的吸附量均隨蒙脫石層面間距的增加而增大（如圖 1.3）。
【學位授予單位】：中國石油大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE37

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 秦佳;張威;劉晶;馮明溪;廖瑩;陳弘;;美國頁巖氣開發(fā)狀況分析[J];大慶石油地質(zhì)與開發(fā);2014年04期

2 和澤康;馬傳明;周愛國;劉存富;蔡鶴生;李小倩;劉運德;方玲;;頁巖氣勘探開發(fā)中水土環(huán)境污染的同位素技術[J];地質(zhì)學報;2015年S1期

3 ;我國頁巖氣勘探開發(fā)利用三步走模式[J];江漢石油科技;2013年04期

4 葉偉強;;氣井遠程調(diào)控技術在涪陵頁巖氣田的應用[J];江漢石油科技;2016年02期

5 ;頁巖氣11-12月份部分項目進展匯總[J];氣體分離;2016年06期

6 ;頁巖氣9-10月份部分項目進展匯總[J];氣體分離;2017年05期

7 ;賈承造:頁巖氣要大干不要快上[J];氣體分離;2012年02期

8 郭玉志;;頁巖氣“十二五”規(guī)劃發(fā)布主攻勘探開發(fā)[J];氣體分離;2012年02期

9 趙俊;;中國頁巖氣大發(fā)展急需解決的7個問題[J];氣體分離;2013年01期

10 ;江西省頁巖氣研究院成立[J];氣體分離;2013年03期

相關會議論文 前10條

1 樊偉鵬;姚軍;孫海;樊冬艷;;考慮不同尺度裂縫的頁巖氣耦合流動模型[A];第十屆全國流體力學學術會議論文摘要集[C];2018年

2 劉秋菊;;我國頁巖氣開發(fā)的環(huán)境法律規(guī)制探析[A];湖北省法學會法經(jīng)濟學研究會2017年年會摘要集[C];2017年

3 崔永強;;頁巖氣成因及頁巖氣工業(yè)[A];2017中國地球科學聯(lián)合學術年會論文集（二十）——專題42：地幔地球化學與鎂鐵質(zhì)-超鎂鐵質(zhì)巖石成因、專題43：地球化學進展[C];2017年

4 陳衛(wèi)東;;頁巖氣招標已過兩輪 民企仍在“打醬油”[A];2015年國際貨幣金融每日綜述選編[C];2015年

5 薛蓮;白如栻;劉琦;呂如卉;;頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展和環(huán)境影響評估的現(xiàn)狀和啟示[A];《環(huán)境工程》2018年全國學術年會論文集（下冊）[C];2018年

6 黃毅;張樹東;楊小兵;;測井信息在頁巖氣水平井評價中的應用[A];2016年全國天然氣學術年會論文集[C];2016年

7 李季;;頁巖氣開發(fā)過程中的水資源保護問題及技術發(fā)展建議[A];2016年全國天然氣學術年會論文集[C];2016年

8 付斌;;淺析我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面臨的問題[A];2016年全國天然氣學術年會論文集[C];2016年

9 金慶花;張大權;翟剛毅;;關于推進我國頁巖氣跨越式發(fā)展的思考與建議[A];第一屆全國青年地質(zhì)大會論文集[C];2013年

10 孟慶芬;張思夢;孟帥;黃曉偉;梅海;;微生物烴檢測技術在四川盆地頁巖氣“甜點”勘探中的應用[A];中國地質(zhì)學會2015學術年會論文摘要匯編（中冊）[C];2015年

相關重要報紙文章 前10條

1 本報記者 王孝祥 通訊員 賀彥 聞見侖;突破深層頁巖氣[N];中國石化報;2020年

2 特派記者 雷鵬程 王瑩;我省頁巖氣商業(yè)銷售今年有望在遠安破題[N];三峽日報;2020年

3 本報記者 孫書博;北美:盈利提升活力增強[N];中國化工報;2013年

4 特約記者 顧定槐;“新鉆11國”將引領亞洲發(fā)展[N];中國化工報;2013年

5 思遠;坐擁資源，命運何以大不同[N];中國化工報;2013年

6 龐曉華;加石化業(yè)深受頁巖氣革命滯后之苦[N];中國化工報;2013年

7 謝昭萍 王珂;業(yè)界觀點:廣泛應用路還很長[N];中國化工報;2014年

8 石景文;阿爾及利亞石化產(chǎn)業(yè)跑起來了[N];中國化工報;2014年

9 雷蕾 黃健;涪陵頁巖氣規(guī)�；糜诨どa(chǎn)[N];中國化工報;2014年

10 記者 王秀蘭;頁巖氣讓美國經(jīng)濟受益至少20年[N];中國化工報;2013年

相關博士學位論文 前10條

1 袁偉;鄂爾多斯盆地延長組長7段富有機質(zhì)頁巖形成機理[D];中國石油大學(北京);2018年

2 何堅;頁巖有機質(zhì)納米孔隙中CO_2/CH_4置換及運移機理研究[D];中國礦業(yè)大學;2019年

3 任文希;考慮多組分滲流影響的頁巖氣壓裂水平井產(chǎn)能模型研究[D];中國石油大學(北京);2018年

4 曾彥;基于格子Boltzmann方法的頁巖氣多尺度滲流模型研究[D];中國石油大學(北京);2018年

5 單清林;涪陵地區(qū)頁巖力學性質(zhì)與破裂機制研究[D];中國石油大學(北京);2018年

6 趙天逸;頁巖氣賦存方式及滲流規(guī)律研究[D];中國石油大學(北京);2018年

7 陳義忠;基于非常規(guī)能源的水-能耦合系統(tǒng)模擬評估與多層決策[D];華北電力大學(北京);2019年

8 姜磊;強改造作用下川南下古生界頁巖氣保存條件研究[D];成都理工大學;2019年

9 顏磊;川南海相頁巖氣測井綜合評價技術及應用研究[D];成都理工大學;2019年

10 徐浩;南方海相頁巖儲層微觀孔隙表征方法及含氣特征分析[D];成都理工大學;2019年

相關碩士學位論文 前10條

1 任凱鵬;頁巖氣開發(fā)水資源管理模型研究[D];中國石油大學(北京);2018年

2 曾帥;中國頁巖油氣資源開發(fā)技術-經(jīng)濟和環(huán)境影響分析[D];華南理工大學;2019年

3 胡紫陽;債務風險下美國頁巖氣投資收益研究[D];中國石油大學(北京);2018年

4 王uG潤;涪陵頁巖氣儲層的自發(fā)滲吸與離子擴散特性[D];中國石油大學(北京);2018年

5 臧雪s

本文編號：2664946