泡沫压裂液添加剂对煤层甲烷扩散影响的分子模拟

论文摘要

利用分子模拟软件Materials Studio(MS)建立了一定温度、压力条件下,考虑含水煤层、泡沫压裂液起泡剂、稳泡剂相互作用的狭缝孔分子模拟模型。基于分子扩散理论计算并评价了分别在常见的4种起泡剂以及4种稳泡剂影响下的甲烷分子扩散能力大小。结果表明,与原始含水煤层相比,加入起泡剂十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和甜菜碱后,甲烷自扩散系数分别降低了71.3%、74.7%、56.3%和54.0%。相比于仅加入起泡剂(十二烷基苯磺酸钠)的情况下,加入稳泡剂聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙二醇和羧甲基纤维素后,甲烷自扩散系数分别降低了63.2%、57.9%、55.3%和71.1%。据此可知,起泡剂是降低含水煤层中甲烷扩散能力的主要因素,而稳泡剂的使用会进一步降低甲烷扩散能力。在起泡剂和稳泡剂的共同影响下,甲烷自扩散系数降低超过了80%,这对煤层气产出极为不利。建议在保证泡沫压裂液泡沫性能前提下,通过优化起泡剂分子结构、减少用量以减小起泡剂和稳泡剂对甲烷扩散的影响,并尽量避免使用大分子稳泡剂。

论文目录

• 1 分子模拟模型构建
•   1.1 含水煤层煤分子狭缝孔模型
•     1.1.1 煤分子能量优化
•     1.1.2 煤分子密度优化
•     1.1.3 狭缝孔模型
•     1.1.4 吸附参数的设定
•   1.2 添加剂分子模型
•     1.2.1 起泡剂
•     1.2.2 稳泡剂
• 2 甲烷扩散的分子动力学模拟
• 3 泡沫压裂液添加剂对甲烷扩散的影响
•   3.1 起泡剂的影响
•   3.2 稳泡剂的影响
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 杨兆中,韩金轩,张健,何睿,路艳军,李小刚

关键词: 煤层气,泡沫压裂液,分子模拟,起泡剂,稳泡剂,扩散系数

来源: 煤田地质与勘探 2019年05期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 矿业工程,安全科学与灾害防治

单位: 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,莫斯科国立罗蒙诺索夫大学地质系,中联煤层气有限责任公司

基金: 国家科技重大专项任务(2016ZX05044-004-002)~~

分类号: TD712

页码: 94-103

总页数: 10

文件大小: 8432K

下载量: 213