氣潤濕性巖石吸附甲烷的實驗和量子化學研究

【摘要】：為解決凝析氣藏開采中反凝析液堵塞損害和低滲、特低滲儲層液相圈閉損害,氣潤濕方法近年來成為研究熱點,然而巖石的潤濕性改變后,其表面對CH4的吸附能力變化不容忽視。為此,對氣潤濕反轉前后固體對CH4的吸附能力變化進行了實驗和量子化學研究。采用AST系列煤層氣吸附/解吸實驗裝置對氣潤濕反轉前后石英砂對CH4的吸附能力進行測試,并依據所提出的液潤濕和氣潤濕巖石表面原子簇模型,利用量子化學從頭計算法(HF-3-21G)計算了2種潤濕性表面與CH4分子的相互作用關系,包括吸附勢阱和吸附距離。在同等平衡壓力條件下,氣潤濕石英砂對CH4的吸附量約比液潤濕石英砂低1個數量級;量子化學研究結果表明,氣潤濕反轉后的固體表面對CH4分子的吸附能力減弱,吸附距離增加約1 nm,CH4分子在液潤濕巖石和氣潤濕巖石表面均為單分子層物理吸附。 【作者單位】： 油氣資源與探測國家重點實驗室中國石油大學;石油工程教育部重點實驗室中國石油大學;重質油國家重點實驗室中國石油大學;
【關鍵詞】： 氣潤濕性 固體表面 吸附 CH 量子化學 從頭計算法 吸附勢阱
【基金】：國家自然科學杰出青年科學基金項目“多孔介質油氣藏氣潤濕性基礎理論研究”(50925414) 國家高技術研究發(fā)展計劃(“863”計劃)“致密砂巖氣高效鉆井技術研究”(2013AA064803) 國家自然科學基金面上項目“復雜地質條件下,提高井壁穩(wěn)定性新方法研究”(51074173)
【分類號】：TE372
【正文快照】： 引言2000年氣潤濕性名詞被首次提出后[1],針對利用氣潤濕方法解決凝析氣藏開采過程中的反凝析液堵塞和低滲特低滲儲層高毛管力造成的液相圈閉等損害成為研究熱點[2-4]。巖石潤濕性的改變不僅會影響液體在孔隙中的位置和分布,其表面與CH4的相互作用也不容忽視,氣潤濕性巖石表面

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