新闻动态
 
  您现在的位置:首页 > 新闻动态 > 头条新闻
武汉岩土所煤中多组分气体扩散的分子动力学研究取得新进展
2017-08-31    打印 关闭

  气体在致密储层中的运移是地下气体能源(如煤层气和页岩气)开采的关键问题,大量吸附态气体经历解吸、扩散进入裂隙后经渗流得以开采。扩散是气体从致密储层微孔中进入裂隙的主要方式。相对渗流,扩散属于慢过程,是气体运移的决速步骤,对气体扩散过程的深入理解对于能源气体开发有重要意义。 

  由于地下储层对二氧化碳(CO2)良好的吸附性,向煤层中注入CO2一方面可增加煤层气,另一方面可实现温室气体的地下封存。由于CO2的注入,使得储层中同时存在两种以上的气体,其扩散行为不同于单种气体的扩散。 

  中科院武汉岩土力学研究所科研人员利用分子动力学研究了甲烷(CH4,煤层气要成分)和CO2单组份气体及其混合气体在煤中的自扩散和互扩散行为。分析了分子水平上煤的自由体积和气体分子径向分布函数,发现自由体积的大小和空间分布对气体分子的扩散起着重要的作用。气体的自扩散系数受到浓度、温度和组分的影响。随着浓度的增大气体的自扩散系数减小;径向分布函数表明,扩散过程中气体没有团簇现象。首次计算了多组分气体(CO2-CH4)扩散系数矩阵(互扩散系数),结果表明CO2CH4扩散相互耦合,其耦合强度取决于扩散矩阵的非对角元素,耦合强度随着气体浓度的增加而下降,通常情况下,注入CO2后气体在煤中的扩散服从多组分气体扩散方程,只有在深部地层(3200米以下),气体间的耦合减弱,可简化为单组份扩散。 

  该研究一方面在分子水平上揭示了气体在储层中扩散的微观机制,并提供了实验上难以达到条件或难以测量的的宏观多组分扩散系数,为预测气体运移提供参数输入。 

  本研究获得了国家自然科学基金和国家重点研发计划的资助。该成果发表在Fuel 期刊上(Fuel, 187 (2017), 220-228 

  煤中混合气体多组分扩散的分子模拟 

  CO2-CH4扩散耦合因子随温度的变化 

 
  附件下载
  相关新闻
建议您使用IE6.0以上版本浏览器 屏幕设置为1024 * 768 为最佳效果
版权所有:中国科学院武汉岩土力学研究所 Copyright.2009
地址:湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山2号   鄂ICP备05001981号