页岩油-CO、CH、N混合物界面性质的分子动力学模拟研究

作     者：周宇 孙乾 张娜 刘伟 郭凌空 唐志淏 付铄然 

作者机构：成都理工大学能源学院 

出 版 物：《油气地质与采收率》 (Petroleum Geology and Recovery Efficiency)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：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) 

主　　题：油气界面张力 分子动力学 微观特征 界面厚度 相对吸附量 

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CO2CH4N2。此外，所有体系相对吸附量均大于零，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。