纳米孔隙页岩油赋存规律及CO₂驱油分子动力学模拟

摘要

选取SiO₂作为页岩基质，构建CO₂驱油模型，采用分子动力学（MD）模拟方法，研究不同原油组分在SiO₂狭缝孔隙中的赋存方式和不同驱替压力下的CO₂驱替页岩油行为，分析原油在狭缝中的密度分布、取向顺序参数等，以及驱替过程中的密度、相互作用能和驱替压差等对驱油的影响。结果表明：页岩油分子关于孔隙中心呈对称分布。靠近壁面处，页岩油与SiO₂表面具有较强的相互作用，形成明显的吸附层，密度曲线表现较剧烈的震荡，孔隙中心区域密度曲线较为平滑；靠近壁面的油分子几乎平行于壁面排列，孔隙中心区域的油分子随机排列；CO₂分子、油分子和SiO₂壁面相互之间的作用能依次减小；低压差（5 MPa）驱替时，进入孔隙的CO₂分子吸附在壁面并沿壁面推进，密度分布呈“V”型；高压差（20 MPa）驱替时，CO₂分子沿壁面和孔隙中心区域同时推进，密度分布呈“W”型；在压力作用下，CO₂分子沿壁面推进速度大于沿孔隙中心区域推进速度。与C₈H₁₈相比，C₁₂H₂₆具有更大的位阻，导致较低的采收率，二者整体驱替行为基本一致。该结果为石英孔隙中非常规页岩油的开采提供模拟数据。

关键词

页岩油 / CO₂驱油 / 分子动力学 / 石英孔隙 / 纳米孔隙