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    揭示氣體在儲(chǔ)層中擴(kuò)散的微觀機(jī)制

    2017-9-4 15:24:35

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     據(jù)悉:氣體在致密儲(chǔ)層中的運(yùn)移是地下氣體能源開采的關(guān)鍵問題,從中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所獲悉,該所科研人員近期利用分子動(dòng)力學(xué)在分子水平上揭示了氣體在儲(chǔ)層中擴(kuò)散的微觀機(jī)制。
     擴(kuò)散是氣體從致密儲(chǔ)層微孔中進(jìn)入裂隙的主要方式,是氣體運(yùn)移的決速步驟,對(duì)氣體擴(kuò)散過程的深入理解以及能源氣體開發(fā)有重要意義。
     由于地下儲(chǔ)層對(duì)二氧化碳良好的吸附性,向煤層中注入二氧化碳一方面可增加煤層氣,另一方面可實(shí)現(xiàn)溫室氣體的地下封存。由于二氧化碳的注入,使得儲(chǔ)層中同時(shí)存在兩種以上的氣體,其擴(kuò)散行為不同于單種氣體的擴(kuò)散。
     科研人員利用分子動(dòng)力學(xué)研究了甲烷和二氧化碳單組份氣體及其混合氣體在煤中的自擴(kuò)散和互擴(kuò)散行為。分析了分子水平上煤的自由體積和氣體分子徑向分布函數(shù),發(fā)現(xiàn)自由體積的大小和空間分布對(duì)氣體分子的擴(kuò)散起著重要的作用。
     研究發(fā)現(xiàn),氣體的自擴(kuò)散系數(shù)受到濃度、溫度和組分的影響。隨著濃度的增大氣體的自擴(kuò)散系數(shù)減小。徑向分布函數(shù)表明,擴(kuò)散過程中氣體沒有團(tuán)簇現(xiàn)象??蒲腥藛T還首次計(jì)算了多組分氣體擴(kuò)散系數(shù)矩陣,結(jié)果表明二氧化碳和甲烷擴(kuò)散相互耦合,其耦合強(qiáng)度取決于擴(kuò)散矩陣的非對(duì)角元素,耦合強(qiáng)度隨著氣體濃度的增加而下降。
     這一研究提供了實(shí)驗(yàn)上難以達(dá)到條件或難以測(cè)量的宏觀多組分?jǐn)U散系數(shù),為預(yù)測(cè)氣體運(yùn)移提供參數(shù)輸入。
     
     
     
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