[发明专利]纳米多孔材料电导率的估算

权利要求书

1.操作计算机系统计算粘土矿物中电导率的方法，所述方法包括以下步骤：

构建粘土矿物的分子表示，所述分子表示包含：

原子无水结构，其以多个平行层排列，所述无水结构包括代替所述结构中的金属原子的取代位点，其浓度对应于选定的电荷密度；

至少一个物种的反离子，其被布置在所述无水结构的层之间的夹层空间中，浓度对应于所述选定的电荷密度；和

多个水分子，其被布置在所述夹层空间中；

结合与所述粘土矿物选定的压力和温度条件相对应的边界条件，向所述分子表示进行力场参数赋值；

操作所述计算机系统进行在模拟时间间隔内的运动方程式的分子动力学模拟；

确定在所述模拟时间间隔期间的多个时间下所述表示中反离子的位置坐标；

由所述多个时间下的位置坐标计算反离子物种中的一者或多者的自扩散系数；

由所述自扩散系数计算反离子物种的离子电导率；以及

根据反离子物种的离子电导率确定岩石样品的至少一种岩石物理性质。

2.权利要求1的方法，其中构建所述分子表示的步骤包括：

限定所述表示的晶胞，其包括与至少一个层的一部分相对应的原子并包括所述夹层空间的一部分；和

将多个所述晶胞排列成所述粘土矿物的超晶胞表示。

3.权利要求1的方法，其中所述表示的粘土结构对应于高岭石。

4.权利要求1的方法，其中所述表示的粘土结构对应于选自蒙脱石和叶蜡石的粘土。

5.权利要求1的方法，其中所述多个水分子被排列为布置在所述夹层空间中的一、二或三个水分子层。

6.权利要求1的方法，其中选定的取代位点由在八面体片中置换铝原子的镁离子表示。

7.权利要求6的方法，其中所述反离子物种包含钠离子。

8.权利要求6的方法，其中所述反离子物种包含钙离子。

9.权利要求1的方法，其中操作所述计算机系统进行分子动力学模拟的步骤包括：

在所述模拟时间间隔期间的多个采样时间下计算所述分子表示中反离子的运动；和

在所述计算机系统的存储器中储存在所述模拟时间间隔期间所述反离子的位置；

并且其中计算自扩散系数的步骤包括：

从所述计算机系统的存储器检索与所述模拟时间间隔期间多个采样时间的至少一个子集相对应的储存的反离子位置；

基于检索到的位置计算所述反离子的平均位移；和

由所述平均位移计算反离子物种的自扩散系数。

10.权利要求9的方法，其进一步包括：

在操作所述计算机系统进行分子动力学模拟的步骤之前，使所述分子表示正交化。

11.权利要求1的方法，其中由反离子物种的自扩散系数计算其离子电导率的步骤包括：

将计算的自扩散系数应用于能斯特-爱因斯坦关系式以确定所述物种的离子电导率。

12.包含粘土组分的岩石样品的分析方法，所述方法包括：

估算所述岩石样品中所述粘土组分的电导率；

分割与所述岩石样品的一个或多个断层图像相对应的数字图像体积，将所述数字图像体积中的体素与孔隙空间、固体材料或所述粘土组分相关联；和

向对应于所述粘土组分的体素赋予相对于占据所述样品的孔隙空间的流体的电导率的相对电导率值；和

根据岩石样品内所述粘土组分的电导率值确定岩石样品的至少一种岩石物理性质。