[发明专利]纳米多孔介质中气体的量子物理吸附行为预测方法及系统

说明书

本发明涉及一种纳米多孔介质中气体的量子物理吸附行为预测方法和系统。所述纳米多孔介质中气体的量子物理吸附行为预测方法，在构建得到k个气体压力下的过剩吸附量预测模型后，采用最小二乘法依据这一模型和测试得到的过剩吸附量预测模型确定吸附系数，然后根据过剩吸附量预测模型和吸附系数确定在不同气体压力下各能级气体的过剩吸附量，最后，根据在不同气体压力下各能级气体的过剩吸附量确定总过剩吸附量，进而能够精确预测量子物理吸附行为，提高量子物理吸附量的预测精度，以为地下储层中的气体储量的精确确定提供理论指导。

技术领域

本发明涉及气体量子物理吸附预测领域，特别是涉及一种纳米多孔介质中气体的量子物理吸附行为预测方法及系统。

背景技术

地下储层是一种纳米多孔介质，吸附气是气体储集的主要方式之一。因此，预测纳米多孔介质中气体的量子物理吸附行为，对于评价地下储层中的气体储量有重要意义。

学者们不断地探索气体发生物理吸附的机制，并提出了多种可能的解释理论。其中Langmuir单分子层吸附理论和Polanyi吸附势理论，对后世影响深远。Langmuir考虑单分子层吸附、基于平板上气体蒸发-凝结动态平衡而推导建立的等温吸附方程已获得广泛的应用。BET模型是在Langmuir基础上考虑多分子层吸附而建立的理论方程。DR和DA是在Polanyi吸附势理论基础上建立的微孔充填理论。这些理论已被普遍的接受，从不同角度认识了气体物理吸附机理，并应用于纳米多孔介质中CO₂、CH₄、N₂等气体的吸附特性评价。

然而在纳米多孔介质孔隙内部的气体物理吸附行为的发生、发展过程，仍没有得到合理的解释。近年来发展起来的分子模拟技术为揭示分子吸附机理提供了新手段，但采用的连续势能函数可能不符合实际情况。与Langmuir开放的平板表面上气体吸附不同，当气体在狭窄、围限的纳米尺度空间内部，气体分子受到来自各个方向孔隙表面的吸引力，这导致气体-固体表面之间的相互作用引力势能可能已不再是连续分布，而是量子化的势能分布。那么，如何精确预测量子物理吸附行为，进而提高量子物理吸附量的预测精度，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米多孔介质中气体的量子物理吸附行为预测方法及系统，能够精确预测量子物理吸附行为，进而提高量子物理吸附量的预测精度，以为地下储层中的气体储量的精确确定提供理论指导。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种纳米多孔介质中气体的量子物理吸附行为预测方法，包括：

在温度为温度预设值和气体压力大于气体压力预设值的条件下，采用体积法测试纳米多孔介质在k个气体压力下的过剩吸附量；

构建k个气体压力下的过剩吸附量预测模型；

采用最小二乘法根据在k个气体压力下的过剩吸附量和所述过剩吸附量预测模型确定吸附系数；所述吸附系数包括：势能的最小能量单元、i能级气体的吸附常数、吸附气密度和气体最大吸附量；

根据所述过剩吸附量预测模型和所述吸附系数确定在不同气体压力下各能级气体的过剩吸附量；

根据在不同气体压力下各能级气体的过剩吸附量确定总过剩吸附量。

优选地，k个气体压力下的过剩吸附量预测模型为：