CH4在原油体系中溶解规律及影响机理

摘要

为了研究甲烷(CH4)在原油体系中的溶解过程,本文采用CH4溶解度测试和分子模拟相结合的方式,系统研究了不同温度、压力条件下CH4在原油体系中的溶解行为.以正庚烷为基础油,蜡、胶质、沥青质含量为影响因素,按照L16(43)正交表构建相应的原油体系,并构建胜利原油和南阳原油两种特定比例的原油体系,共18种原油体系.利用分子动力学方法模拟了CH4分子在不同原油体系中的溶解过程,并利用试验结果验证了模拟的可靠性.结果表明:在泡点压力范围内,随着溶气压力的增加,CH4溶解量逐渐增大,但其溶解位置可能发生变化;当溶气压力较低时,CH4分子较为分散地分布在原油体系中,随着CH4溶解量的增多,部分CH4分子会发生聚集;CH4在原油体系中的溶解为物理溶解过程,且CH4溶解过程中范德华力为主要的力学作用方式;原油体系自由体积分数越大,能够为CH4提供的溶解空间越大;原油大分子对CH4溶解量影响程度依次为:蜡<胶质<沥青质,且原油大分子未改变CH4溶解的力学作用方式,并通过力学模型揭示了相互作用能与原油体系体积变化量的线性关系,促进对CH4在原油体系中溶解的分子级理解.