利用低压氮气吸附法,研究了不同类型黏土矿物孔隙结构特征,在此基础上,利用分子势能理论研究甲烷分子在黏土矿物孔隙中赋存力学机制,揭示了页岩中黏土矿物吸附甲烷的本质.文中从分子间作用力角度出发,利用势能理论建立了单一甲烷分子在孔中相互作用的势能计算模型,即孔径与甲烷分子在孔内位置的双重函数.研究结果表明:甲烷分子越靠近孔壁,势能越大;远离孔壁,势能迅速减小.受到孔壁面势能作用影响的甲烷分子,呈吸附态;未受到影响的,呈游离态.随着孔径增大,甲烷分子受壁面影响区域比例减小,甲烷吸附能力降低.当孔径大于20 nm时,甲烷分子受壁面势能影响区域较小.从微观角度讲,相同孔径中,甲烷分子与黏土矿物间的相互作用力大小顺序依次为高岭石、蒙脱石(伊利石)、绿泥石;从宏观角度讲,黏土矿物样品对甲烷分子的作用力大小的顺序依次为蒙脱石、高岭石、绿泥石、伊利石.
黏土矿物 甲烷 赋存 势能理论