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油气地质与采收率2024年第06期:页岩油-CO_2、CH_4、N_2混合物界面性质的分子动力学模拟研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:周宇;孙乾;张娜;刘伟;郭凌空;唐志淏;付铄然;

单位:成都理工大学能源学院;

摘要:油气界面张力是气驱提高采收率过程中分析油气两相混合程度、影响油气最小混相压力和注气开发效果的重要参数。针对页岩油的主要成分正辛烷(C8),通过分子动力学模拟方法研究了纯CO2和混合气体(CO2、CH4、N2)与C8的界面张力及界面微观特征变化规律,并考虑了温度、压力和气体组分等外界因素对界面特征的影响。结果表明,随着气相压力的增大,气体与C8混合程度增大,界面厚度、粗糙度、相对吸附量等微观特征增强,导致油气界面张力逐渐减小。界面张力随温度在不同压力区间表现出相反的变化趋势:在低压时温度越高,界面张力越小;在高压时温度越高,界面张力反而越大。相较于纯CO2、CH4和N2的加入会增大混合气体与油相的界面张力,其中N2对油气界面张力的影响更大;同时CH4和N2会使得油气界面厚度、相对吸附量等微观特征减弱。在三元CO2+CH4+N2/C8体系中,CO2的相对吸附量最大,CH4次之,N2最小,证明了3种气体与油的相互作用由强到弱为CO2>CH4>N2。此外,所有体系相对吸附量均大于0,吸附量越大,界面张力随压力的增大下降得越快,这与吉布斯吸附理论相一致。

关键词:油气界面张力;;分子动力学;;微观特征;;界面厚度;;相对吸附量

基金资助:国家自然科学基金面上项目“CO2-降黏剂在超稠油油藏中动态扩散传质规律研究”(51974038)