页岩纳米孔隙中气水吸附与流动的分子模拟
| 摘要 | 第5-7页 |
| ABSTRACT | 第7-9页 |
| 第1章 绪论 | 第17-25页 |
| 1.1 引言 | 第17-18页 |
| 1.2 页岩气概述 | 第18-21页 |
| 1.3 页岩气吸附 | 第21-22页 |
| 1.4 页岩气流动 | 第22-23页 |
| 1.5 研究目标 | 第23-24页 |
| 1.6 本文研究内容和结构安排 | 第24-25页 |
| 第2章 页岩中的粘土矿物特点 | 第25-33页 |
| 2.1 粘土矿物分类 | 第25页 |
| 2.2 粘土矿物的晶体结构 | 第25-28页 |
| 2.3 周期性键链理论 | 第28-33页 |
| 第3章 分子模拟 | 第33-43页 |
| 3.1 分子动力学模拟 | 第33-39页 |
| 3.1.1 系综 | 第33-34页 |
| 3.1.2 力场 | 第34-36页 |
| 3.1.3 势能截断 | 第36页 |
| 3.1.4 长距离作用势能 | 第36-37页 |
| 3.1.5 周期性边界条件 | 第37-38页 |
| 3.1.6 牛顿运动方程的有限差分方法 | 第38-39页 |
| 3.2 蒙特卡洛模拟 | 第39-41页 |
| 3.2.1 采样方法与采样对象 | 第40页 |
| 3.2.2 样本接受规则 | 第40页 |
| 3.2.3 巨正则蒙特卡洛模拟 | 第40-41页 |
| 3.3 常用的分子模拟软件 | 第41-43页 |
| 第4章 页岩气在伊利石孔隙中的吸附 | 第43-69页 |
| 4.1 模型和方法 | 第45-52页 |
| 4.1.1 力场 | 第45-47页 |
| 4.1.2 伊利石晶体结构与其边面结构 | 第47-50页 |
| 4.1.3 孔隙结构与模拟细节 | 第50-52页 |
| 4.2 结果与讨论 | 第52-67页 |
| 4.2.1 总吸附量,绝对吸附量和超额吸附量 | 第52-53页 |
| 4.2.2 气体在孔隙空间中的分布 | 第53-58页 |
| 4.2.2.1 气体密度分布与压力关系 | 第56-57页 |
| 4.2.2.2 气体密度分布与孔径关系 | 第57-58页 |
| 4.2.3 实验对比 | 第58-60页 |
| 4.2.4 孔径和温度对吸附的影响 | 第60-61页 |
| 4.2.5 等量吸附热 | 第61-62页 |
| 4.2.6 吸附位点 | 第62-66页 |
| 4.2.7 吸附相密度 | 第66-67页 |
| 4.3 本章小结 | 第67-69页 |
| 第5章 页岩孔隙中的水桥与水膜现象 | 第69-97页 |
| 5.1 模拟方法 | 第70-72页 |
| 5.1.1 力场 | 第70页 |
| 5.1.2 孔隙建模和模拟细节 | 第70-72页 |
| 5.2 结果与讨论 | 第72-90页 |
| 5.2.1 水桥或水膜现象 | 第72-75页 |
| 5.2.2 水的密度分布 | 第75-77页 |
| 5.2.3 水桥现象解释 | 第77-81页 |
| 5.2.4 水的结构和氢键与分子取向 | 第81-86页 |
| 5.2.5 水桥现象的影响因素 | 第86-89页 |
| 5.2.5.1 孔径对水桥的影响 | 第86-88页 |
| 5.2.5.2 孔隙形状对水桥或水膜的影响 | 第88页 |
| 5.2.5.3 孔隙表面性质对水桥的影响 | 第88-89页 |
| 5.2.6 气体和水的自扩散系数 | 第89-90页 |
| 5.3 高岭石平板孔内出现的“水桥”现象 | 第90-91页 |
| 5.4 蒙脱石方形孔隙的甲烷与水的模拟 | 第91-92页 |
| 5.5 返排率与产气量关系的微观认识 | 第92-94页 |
| 5.6 本章小结 | 第94-97页 |
| 第6章 页岩纳米孔隙中的气水混合流动 | 第97-113页 |
| 6.1 模型与方法 | 第97-102页 |
| 6.2 结果与讨论 | 第102-111页 |
| 6.2.1 流体的密度和速度分布 | 第102-107页 |
| 6.2.2 流体的滑移速度 | 第107-108页 |
| 6.2.3 流量统计 | 第108-109页 |
| 6.2.4 粘度计算 | 第109-111页 |
| 6.3 本章小结 | 第111-113页 |
| 第7章 总结与展望 | 第113-117页 |
| 7.1 论文的主要研究工作及成果 | 第113-114页 |
| 7.2 论文创新点 | 第114页 |
| 7.3 未来工作展望 | 第114-117页 |
| 参考文献 | 第117-132页 |
| 致谢 | 第132-133页 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 | 第133页 |
