[发明专利]一种用于计算页岩有机质不同孔径表面吸附量的方法

摘要

本发明公开了一种用于计算页岩有机质不同孔径表面吸附量的方法，该方法包含：(1)，利用石墨构建石墨烯的层间结构建立有机质模型，将甲烷构型导入建好的有机质模型中；(2)进行吸附模拟，对分子体系进行能量最小化，通过调整原子位置变化获得初始的稳定构型；(3)计算有机质孔径中充填的甲烷分子数，优先吸附位的判断，计算全过程采用COMPASS力场，计算分子间范德华作，及甲烷与骨架的静电势能；(4)在与孔壁面平行方向上将纳米孔划分为K个单元，统计每个盒子内的原子种类和数目，计算其流体密度平均值；(5)计算Gibbs吸附量。本发明的方法对吸附相密度的计算与实际情况吻合更好，精度更高。

主权项

1.一种用于计算页岩有机质不同孔径表面吸附量的方法，其特征在于，该方法包含：(1)建立有机质模型，利用石墨构建石墨烯的层间结构，相邻层间距为0.335nm，将甲烷构型导入建好的有机质模型中；(2)进行吸附模拟，利用Smart算法对分子体系进行能量最小化，通过调整原子位置变化获得初始的稳定构型；(3)利用巨正则系统蒙特卡洛法计算有机质孔径中充填的甲烷分子数，优先吸附位的判断利用巨正则系综蒙特卡洛法，设定平衡步数和化产步数；计算全过程采用COMPASS力场，其中分子间范德华作用采用AtomBased求和方法，甲烷与骨架的静电势能采用Ewald求和方法；(4)在与孔壁面平行方向上将纳米孔划分为K个单元，导出充填流体分子后的骨架模型，获得吸附体系中各原子的坐标，统计每个盒子内的原子种类和数目，并计算甲烷吸附相密度ρ_a；(5)以Gibbs吸附量作为表面吸附量，为：式中，V_ex为平衡压力下甲烷的Gibbs吸附量；V_abs为平衡压力下甲烷表面吸附量；ρ_a为甲烷吸附相密度；ρ_g为平衡压力下气体相密度；其中，利用Smart算法对分子体系进行能量最小化，依靠解牛顿运动方程的模拟计算，对体系中不同状态分子进行样本抽取，计算分子体系的积分，并以体系积分结果为初始状态，计算模拟体系的热力学性质、以及系统的势能、各原子所受的力、加速度、经过t时间后各分子的位置及速度，通过对这些数据运用统计平均的方法计算宏观性质以及空间分布，获得初始的稳定构型。