不同地质深度下建模粘土矿物中页岩气储层的吸附与扩散

全球能源需求的不断上升以及开发新型清洁能源的困难大大刺激了页岩气的开采。理解不同地质深度下页岩气的吸附与扩散是一个重要议题。在这项研究中，我们使用宏观正则蒙特卡洛（GCMC）和分子动力学（MD）模拟来研究在不同埋藏深度（最多达到6公里）的模型页岩中页岩气（主要成分为甲烷）的吸附和扩散行为。为了检查页岩气的扩散，GCMC模拟的平衡配置被用作进一步MD模拟的初始输入。结果表明，页岩气的储量随着深度的增加而略微增加，而页岩基质中页岩气的扩散系数随着压力的增加而减少。有趣的是，在5公里的埋藏深度下甲烷出现了最大扩散系数。通过协同考虑吸附和扩散结果，我们提出最佳操作条件是在3-5公里的深度。此外，我们发现，当基板间距增加到100 Å时，相比于基板间距为8 Å的情况，扩散系数提高了80倍，这为页岩气的开采提供了有用的指导。