钠基蒙脱石狭缝中CH_4-CO_2竞争吸附与CO_2埋存

摘要

页岩主要由有机质干酪根和无机质黏土矿物等组成,其中干酪根和黏土矿物对CH_4的吸附作用是页岩吸附气的主要来源。为了研究无机质黏土矿物中CH_4吸附行为、CH_4-CO_2竞争吸附行为和CO_2埋存规律,利用钠基蒙脱石来表征页岩中的黏土矿物,基于巨正则蒙特卡洛方法,利用Lammps软件开展不同压力、温度和孔径下的流体吸附模拟。结果表明:随着压力增大,各孔径下CH_4超额吸附量先增加后减少,并在11～12 MPa间达到峰值;随着温度升高,各孔径下CH_4超额吸附量逐渐减少;随着孔径的增大,CH_4超额吸附量逐渐减少。小孔径下,CH_4在钠基蒙脱石中主要以吸附态赋存,随着孔径的增大,CH_4在钠基蒙脱石中处于吸附态和游离态共存的状态,并且钠基蒙脱石对CH_4的作用类型为物理吸附。CO_2的驱替效率随CO_2初始压力的升高而增大,随孔径的增大而增大。CO_2埋存量随温度的升高而降低,随注入压力的升高而升高,随孔径的增大而降低。CO_2与CH_4竞争吸附比随压力的增大而降低,随孔径的增大而升高。

关键词

钠基蒙脱石 / 狭缝 / 巨正则蒙特卡洛法 / 竞争吸附 / CO_2埋存