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Molecular dynamics simulation of adsorption of an oil-water-surfactant mixture on calcite surface 被引量:5
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作者 Lu Guiwu Zhang Xuefen +1 位作者 Shao Changjin Yang Hong 《Petroleum Science》 SCIE CAS CSCD 2009年第1期76-81,共6页
An interface super molecular structure model for oil-water-surfactant mixture and calcite was established. By using a molecular dynamics method, the effects of rhamnolipid, sodium dodecyl benzene sulfonate and sodium ... An interface super molecular structure model for oil-water-surfactant mixture and calcite was established. By using a molecular dynamics method, the effects of rhamnolipid, sodium dodecyl benzene sulfonate and sodium hexadecyl sulfonate on the interface adsorption behavior of oil molecules were investigated. It was found that these three surfactants could reduce oil-calcite interface binding energy, and play a role of oil-displacing agent. 展开更多
关键词 oil calcite adsorption molecular dynamics
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Molecular Dynamics Numerical Simulation of Adsorption Characteristics and Exploitation Limits in Shale Oil Microscopic Pore Spaces
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作者 Guochen Xu 《Fluid Dynamics & Materials Processing》 EI 2024年第8期1915-1924,共10页
Microscopic pore structure in continental shale oil reservoirs is characterized by small pore throats and complex micro-structures.The adsorption behavior of hydrocarbons on the pore walls exhibits unique physical and... Microscopic pore structure in continental shale oil reservoirs is characterized by small pore throats and complex micro-structures.The adsorption behavior of hydrocarbons on the pore walls exhibits unique physical and chemical properties.Therefore,studying the adsorption morphology of hydrocarbon components in nanometer-sized pores and clarifying the exploitation limits of shale oil at the microscopic level are of great practical significance for the efficient development of continental shale oil.In this study,molecular dynamics simulations were employed to investigate the adsorption characteristics of various single-component shale oils in inorganic quartz fissures,and the influence of pore size and shale oil hydrocarbon composition on the adsorption properties in the pores was analyzed.The results show that different molecules have different adsorption capacities in shale oil pores,with lighter hydrocarbon components(C6H14)exhibiting stronger adsorption abilities.For the same adsorbed molecule,the adsorption amount linearly increases with the increase in pore diameter,but larger pores contribute more to shale oil adsorption.In shale pores,the thickness of the adsorption layer formed by shale oil molecules ranges from 0.4 to 0.5 nm,which is similar to the width of alkane molecules.Shale oil in the adsorbed state that is difficult to be exploited is mainly concentrated in the first adsorption layer.Among them,the volume fraction of adsorbed shale oil in 6 nm shale pores is 40.8%,while the volume fraction of shale oil that is difficult to be exploited is 16.2%. 展开更多
关键词 Shale oil utilization limit micro adsorption molecular dynamics simulation
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A combined DFT and molecular dynamics study of U(Ⅵ)/calcite interaction in aqueous solution
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作者 Jian-Hui Lan Zhi-Fang Chai Wei-Qun Shi 《Science Bulletin》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第15期1064-1073,共10页
Here we present a combined DFF and molecular dynamics study of uranyl (U(VI)) interaction mecha- nisms with the calcite (104) surface in aqueous solution. The roles of three anion ligands (CO2 , HCO3, OH ) and... Here we present a combined DFF and molecular dynamics study of uranyl (U(VI)) interaction mecha- nisms with the calcite (104) surface in aqueous solution. The roles of three anion ligands (CO2 , HCO3, OH ) and solvation effect in U(VI) interaction with calcite have been evaluated. According to our calculations, water adsorbed on the calcite (104) surface prefers to exist in molecular state rather than dis- sociative state. Energy analysis indicate that the positively charged uranyl species prefers to form surface complexes on the surface, while neutral uranyl species may bind with the surface via both surface complexing and ion exchange reactions of U(VI) → Ca(II). In contrast, the negatively charged uranyl species prefer to interact with the surface via ion exchange reactions of U(VI)→ Ca(II), and the one with UO2(CO3)2(H2O)^2- as the reactant becomes the most favorable one in energy. We also found that uranyl adsorption increases the hydrophilicability of the (104) surface to different extents, where the UO2(CO3)3Ca2 species contributes to the largest degree of energy changes ( 53 kcal/mol). Our calcula- tions proved that the (104) surface also has the ability to immobilize U(VI) via either surface complexing or ion exchange mechanisms under different pH values. 展开更多
关键词 Uranyl Incorporation adsorption calcite Density functional theory molecular dynamics
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页岩油-CO_(2)、CH_(4)、N_(2)混合物界面性质的分子动力学模拟研究
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作者 周宇 孙乾 +4 位作者 张娜 刘伟 郭凌空 唐志淏 付铄然 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期109-117,共9页
油气界面张力是气驱提高采收率过程中分析油气两相混合程度、影响油气最小混相压力和注气开发效果的重要参数。针对页岩油的主要成分正辛烷(C8),通过分子动力学模拟方法研究了纯CO_(2)和混合气体(CO_(2)、CH_(4)、N_(2))与C8的界面张力... 油气界面张力是气驱提高采收率过程中分析油气两相混合程度、影响油气最小混相压力和注气开发效果的重要参数。针对页岩油的主要成分正辛烷(C8),通过分子动力学模拟方法研究了纯CO_(2)和混合气体(CO_(2)、CH_(4)、N_(2))与C8的界面张力及界面微观特征变化规律,并考虑了温度、压力和气体组分等外界因素对界面特征的影响。结果表明,随着气相压力的增大,气体与C8混合程度增大,界面厚度、粗糙度、相对吸附量等微观特征增强,导致油气界面张力逐渐减小。界面张力随温度在不同压力区间表现出相反的变化趋势:在低压时温度越高,界面张力越小;在高压时温度越高,界面张力反而越大。相较于纯CO_(2)、CH_(4)和N_(2)的加入会增大混合气体与油相的界面张力,其中N_(2)对油气界面张力的影响更大;同时CH_(4)和N_(2)会使得油气界面厚度、相对吸附量等微观特征减弱。在三元CO_(2)+CH_(4)+N_(2)/C8体系中,CO_(2)的相对吸附量最大,CH_(4)次之,N_(2)最小,证明了3种气体与油的相互作用由强到弱为CO_(2)>CH_(4)>N_(2)。此外,所有体系相对吸附量均大于0,吸附量越大,界面张力随压力的增大下降得越快,这与吉布斯吸附理论相一致。 展开更多
关键词 油气界面张力 分子动力学 微观特征 界面厚度 相对吸附量
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基于分子动力学模拟的α-SiO_(2)纳米颗粒油-水界面吸附行为研究
5
作者 文涛涛 李玉秀 +3 位作者 谢驰 孔令辉 郑丹菁 郑佳杰 《材料研究与应用》 CAS 2024年第5期809-818,共10页
纳米颗粒相界面吸附与自组装被广泛应用于石油采收、泡沫浮选、药物输送及新型功能材料等研究领域。然而,由于溶剂化力、静电斥力等多种相互作用所导致的吸附势垒,纳米颗粒自发吸附至界面的过程受到阻碍。基于分子动力学方法研究了α-Si... 纳米颗粒相界面吸附与自组装被广泛应用于石油采收、泡沫浮选、药物输送及新型功能材料等研究领域。然而,由于溶剂化力、静电斥力等多种相互作用所导致的吸附势垒,纳米颗粒自发吸附至界面的过程受到阻碍。基于分子动力学方法研究了α-SiO_(2)纳米颗粒相界面吸附动力学特征,深入分析了水化层结构及离子浓度对颗粒吸附行为的影响。首先,通过修饰表面基团获取了不同亲疏水性α-SiO_(2)纳米颗粒的吸附特征:纳米颗粒自发扩散至亚界面后会经历弛豫吸附至界面、快速吸附以及在界面区域经历一段弛豫后达到动态平衡三个过程。随后,从径向分布函数、角度分布、氢键密度分布等对纳米颗粒水化层结构以及氢键结构和进行了量化和比较,通过水化层内水分子驻留自相关函数以及氢键寿命分析了水化层结构及氢键结构的动力学特性。结果表明:水化层结构依赖于所作用颗粒的表面特性,与亲水表面相比,水分子在疏水表面具有明显的择优取向和更强的流动性;表面-水间氢键相互作用和水化层内特殊氢键结构是影响颗粒吸附的重要原因;不同离子效应可以通过共同作用干扰氢键结构以促进纳米颗粒相界面吸附。本研究为理解纳米颗粒相界面吸附动力学特性以及吸附壁垒形成机制提供参考,对于纳米颗粒相界面可控吸附在石油采收、新型功能材料等应用领域具有指导意义。 展开更多
关键词 分子动力学 非晶二氧化硅 改性纳米颗粒 油水界面 相界面吸附 氢键寿命 氢键相互作用 水化层
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油、水、活性剂混合体系在方解石表面吸附的微观机理 被引量:5
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作者 杨虹 卢贵武 +1 位作者 张雪粉 陈勇 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期131-135,共5页
构建了石油(辛烷)-水-活性剂混合体系与岩石(方解石(110)晶面)构成的界面超分子结构模型,采用分子动力学方法研究了鼠李糖脂、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠活性剂对石油分子界面吸附行为的影响。结果表明:3种活性剂分子均可降低石... 构建了石油(辛烷)-水-活性剂混合体系与岩石(方解石(110)晶面)构成的界面超分子结构模型,采用分子动力学方法研究了鼠李糖脂、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基磺酸钠活性剂对石油分子界面吸附行为的影响。结果表明:3种活性剂分子均可降低石油分子在岩石表面的结合能而起到驱油作用;鼠李糖脂可使岩石表面由亲油向亲水转变,具有润湿性反转作用。 展开更多
关键词 石油 方解石 吸附 分子动力学
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聚合物阻垢机理的分子动力学模拟研究 被引量:6
7
作者 王世燕 张军 卢贵武 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期144-147,共4页
为了研究聚羧酸类阻垢剂分子的阻垢性能,采用分子动力学方法模拟了方解石(110)晶面加入聚丙基-丙烯酸甲酯(PPA)分子后晶面与CO32-和Ca2+的相互作用。计算结果表明,加入PPA后方解石晶面对游离态CO32-和Ca2+离子结合能明显小于加入PPA前,... 为了研究聚羧酸类阻垢剂分子的阻垢性能,采用分子动力学方法模拟了方解石(110)晶面加入聚丙基-丙烯酸甲酯(PPA)分子后晶面与CO32-和Ca2+的相互作用。计算结果表明,加入PPA后方解石晶面对游离态CO32-和Ca2+离子结合能明显小于加入PPA前,说明PPA分子阻止了CO32-和Ca2+在方解石晶面的吸附。同时,对两种体系下CO32-离子的动力学行为的分析结果也证明了PPA的阻垢能力。相互作用后PPA分子发生了一定的形变,并且其中部链基变化比两端大,说明中部链基的阻垢能力比较强。 展开更多
关键词 分子动力学 方解石 阻垢剂 吸附能
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考虑组分差异的致密油二氧化碳吞吐效果分子模拟 被引量:8
8
作者 任旭 王杰 +3 位作者 董海海 盛萍 徐虎 张鸿英 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期229-233,共5页
分子模拟可描述致密油储层纳微孔隙中的流体扩散与运移行为,然而不同烃类组分(轻质、重质)对二氧化碳吞吐开发的响应特征尚不清晰。为评价二氧化碳吞吐对致密油中不同组分的开发效果,运用分子动力学方法,探讨了其分子运动与扩散特征,研... 分子模拟可描述致密油储层纳微孔隙中的流体扩散与运移行为,然而不同烃类组分(轻质、重质)对二氧化碳吞吐开发的响应特征尚不清晰。为评价二氧化碳吞吐对致密油中不同组分的开发效果,运用分子动力学方法,探讨了其分子运动与扩散特征,研究了不同孔隙、压力下二氧化碳摩尔分数对采收率的影响,并结合轻质与重质组分在石英孔隙表面的吸附/解吸差异性行为、烃类分子扩散系数随二氧化碳摩尔分数的变化,揭示了其开发机理。结果表明:轻质组分更易被二氧化碳置换,并形成分散能力强的混相体系,重质组分倾向于聚集分布;二氧化碳吞吐有利于在更小的压降条件下达到良好开采效果,其机理主要是增强了烷烃分子的扩散能力,但过量的二氧化碳使得孔隙空间压强升高,从而导致烷烃分子的扩散受到限制。 展开更多
关键词 致密油 二氧化碳吞吐 分子动力学 采收率 吸附
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分子动力学模拟研究矿物基础油润滑性能 被引量:11
9
作者 李义雅 龙军 +3 位作者 段庆华 代振宇 赵毅 苏朔 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期619-625,共7页
采用分子动力学(MD)模拟方法,以十四烷基环己烷为模型化合物,主要从烃分子与Fe(110)表面的吸附能以及烃分子之间的作用能2个方面,研究了矿物基础油分子在Fe(110)表面的润滑作用,并比较了烃分子结构及温度对润滑作用的影响。结果表明,烃... 采用分子动力学(MD)模拟方法,以十四烷基环己烷为模型化合物,主要从烃分子与Fe(110)表面的吸附能以及烃分子之间的作用能2个方面,研究了矿物基础油分子在Fe(110)表面的润滑作用,并比较了烃分子结构及温度对润滑作用的影响。结果表明,烃分子与Fe(110)表面的吸附能远大于烃分子之间的作用能,因而能形成稳定的润滑油膜,这2种作用能主要来源于范德华作用。稳定润滑状态下,烃分子水平分布的吸附能比竖直分布的大,更容易水平分布在Fe(110)表面。不同结构烃分子之间的作用能不同,其由大到小顺序为:芳香烃,环烷烃,直链烷烃,异构烷烃;不同结构烃分子与Fe(110)表面的吸附能也不相同,其由大到小顺序为:芳香烃,直链烷烃,环烷烃,异构烷烃;这2种作用能均随温度的升高而降低,使润滑油膜的稳定性下降。 展开更多
关键词 基础油 润滑性能 分子动力学模拟 吸附能 分子间作用能
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分子动力学模拟研究方解石表面润湿性反转机理 被引量:4
10
作者 刘汝敏 康晓东 +2 位作者 辛晶 吴英 柴汝宽 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2021年第1期32-41,共10页
利用分子动力学模拟技术从分子尺度探究方解石表面润湿性反转机理.首先,研究方解石表面润湿性反转过程;而后,从原油分子-方解石表面与原油分子-原油分子/水分子相互作用两个方面系统揭示方解石表面润湿性反转机理.结果:(1)水分子能够驱... 利用分子动力学模拟技术从分子尺度探究方解石表面润湿性反转机理.首先,研究方解石表面润湿性反转过程;而后,从原油分子-方解石表面与原油分子-原油分子/水分子相互作用两个方面系统揭示方解石表面润湿性反转机理.结果:(1)水分子能够驱离方解石表面弱吸附的非极性分子造成润湿性的改变,但不能驱离强吸附的极性分子使润湿性反转难以实现;(2)原油分子极性越强与方解石表面相互作用越强,极性分子与方解石表面之间主要为静电力,非极性分子与方解石表面之间主要为范德华力;(3)原油分子极性越相近分子之间的相互作用越强,分子极性相差越大分子之间的相互作用越弱.非极性分子之间主要是范德华力,极性分子之间主要是静电力;(4)原油分子在方解石表面和水分子的共同作用下形成乙酸-吡啶-水-甲苯-己烷的稳定吸附序列.本研究为靶向提高采收率技术的设计与应用提供理论基础. 展开更多
关键词 分子动力学模拟 方解石表面 原油分子 润湿性 反转机理
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油酸与亚油酸在Fe(110)面上吸附和剪切的分子动力学模拟 被引量:2
11
作者 裴宏杰 陈钰荧 +2 位作者 付坤鹏 刘成石 王贵成 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期23-28,54,共7页
为了揭示植物油主要成分油酸和亚油酸对润滑作用的影响,采用分子动力学模拟的方法,对不同比例油酸和亚油酸在Fe(110)面上进行吸附和剪切计算。构建油酸、亚油酸和Fe模型,并对所构建模型进行几何优化,选择Fe(110)面为吸附面,定义了结合能... 为了揭示植物油主要成分油酸和亚油酸对润滑作用的影响,采用分子动力学模拟的方法,对不同比例油酸和亚油酸在Fe(110)面上进行吸附和剪切计算。构建油酸、亚油酸和Fe模型,并对所构建模型进行几何优化,选择Fe(110)面为吸附面,定义了结合能,进行吸附计算得到不同比例油酸和亚油酸的结合能。构建四层的剪切模型,加载COMPASS力场,采用Forcite-Confined Shear模块进行剪切模拟,得到摩擦表面3个方向的力,进而计算出摩擦因数。结果表明:金属基底对油酸的吸附能比亚油酸大,剪切性比亚油酸好;虽然油酸比亚油酸的吸附性和剪切性更好,但吸附能和剪切性能并不是随着油酸含量的增加而增加,而是在油酸和亚油酸的体积比为3∶1时吸附能最大,剪切性能最好。 展开更多
关键词 植物油 油酸 亚油酸 吸附 剪切 分子动力学
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铁基换热面CaCO_3析晶污垢结合力分子动力学模拟 被引量:2
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作者 陈帅帅 程延海 +2 位作者 徐金龙 彭玉兴 韩东太 《河北科技大学学报》 CAS 2014年第3期286-290,共5页
为了研究腐蚀产物Fe2O3在污垢与换热表面相互作用时的作用机理,采用分子动力学(MD)方法模拟了Fe和Fe2O3吸附方解石(1-10)晶面的体系,并且对2个体系进行吸附过程的平衡处理,通过计算2个体系吸附后的各种能量推导出吸附结构中结合能的大小... 为了研究腐蚀产物Fe2O3在污垢与换热表面相互作用时的作用机理,采用分子动力学(MD)方法模拟了Fe和Fe2O3吸附方解石(1-10)晶面的体系,并且对2个体系进行吸附过程的平衡处理,通过计算2个体系吸附后的各种能量推导出吸附结构中结合能的大小,将Fe和Fe2O3吸附方解石(1-10)的2个体系的结合能进行了比较。计算结果表明:Fe2O3吸附方解石(1-10)晶面的结合能要比Fe吸附方解石(1-10)晶面的结合能高,同时,径向分布函数的计算也进一步证明了该结果。该理论计算得出,Fe的腐蚀产物Fe2O3吸附的污垢比Fe吸附的污垢更难以清理。 展开更多
关键词 方解石 腐蚀产物 FE2O3 分子动力学模拟 吸附 结合能
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A型分子筛对水分子和矿物油分子吸附行为的分子动力学模拟 被引量:2
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作者 马宇坤 齐波 +3 位作者 孙勇 杨建新 黎建平 杨霄 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2873-2881,共9页
变压器是电力系统中的关键设备之一,油纸绝缘是其主要绝缘形式,绝缘受潮会严重危害变压器安全运行。A型分子筛广泛应用于气体和液体脱水,但能否用于吸附矿物油中水分目前未知,其吸附行为和机理缺乏研究。针对此问题,采用分子动力学方法... 变压器是电力系统中的关键设备之一,油纸绝缘是其主要绝缘形式,绝缘受潮会严重危害变压器安全运行。A型分子筛广泛应用于气体和液体脱水,但能否用于吸附矿物油中水分目前未知,其吸附行为和机理缺乏研究。针对此问题,采用分子动力学方法模拟了A型分子筛对水和矿物油分子的吸附过程,揭示了吸附机理。研究结果表明:(1)A型分子筛与水和矿物油分子间的相互作用均表现为吸引力,对水分子的吸引力为静电力,同时水分子受范德华斥力作用;在温度为358 K时对应3A和4A分子筛,静电力大小分别为–1954.18 kJ·mol^(-1)·nm^(-2)和–2654.08 kJ·mol^(-1)·nm^(-2),范德华力大小分别为239.07 kJ·mol^(-1)·nm^(-2)和362.33 kJ·mol^(-1)·nm^(-2);对矿物油分子的吸引力主要由范德华力提供,在温度为358 K时对应3A和4A分子筛其大小分别为–81.36 kJ·mol^(-1)·nm^(-2)和–72.43 kJ·mol^(-1)·nm^(-2);(2)相同时间内水分子在4A分子筛内的扩散距离更远;250 ps内,温度为308 K时水分子在3A和4A分子筛内的扩散距离分别为0.767 nm和0.893 nm,且随温度升高不断增大;(3)相同条件下水分子在4A分子筛内的扩散速率比3A分子筛快,在温度为358 K时快27.21%,更适用于吸附矿物油中水分。 展开更多
关键词 油纸绝缘 A型分子筛 水分子 矿物油 吸附行为 分子动力学
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鼠李糖脂液-固界面润湿改性机制 被引量:1
14
作者 陈子慧 林军章 +4 位作者 丁明山 汪卫东 汪庐山 崔超男 杨惠 《油田化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期668-675,共8页
生物表面活性剂为一种特定微生物代谢产生的具有表面活性的物质,通过在岩石表面的吸附来达到改变其润湿性的目的,而润湿改性机制对油藏提高采收率至关重要。通过接触角的测定、洗油砂评价、液-固界面自由能计算及分子动力学模拟等方法,... 生物表面活性剂为一种特定微生物代谢产生的具有表面活性的物质,通过在岩石表面的吸附来达到改变其润湿性的目的,而润湿改性机制对油藏提高采收率至关重要。通过接触角的测定、洗油砂评价、液-固界面自由能计算及分子动力学模拟等方法,研究了鼠李糖脂表面活性剂与疏水Si O_(2)表面间的相互作用,并对其吸附特性和润湿改性机制进行了阐释。结果表明,鼠李糖脂可快速改善亲油玻片表面的润湿性。经10%鼠李糖脂溶液浸泡12 h后,亲油玻片的接触角从111.6°降至32.7°。鼠李糖脂溶液对油砂的最佳洗油有效加量为30%,洗油效率可达84.83%,原油黏附功降低了98.4%。通过液-固界面自由能计算得到去离子水与鼠李糖脂溶液作用后的亲油玻片间的自由能为-140.2 m J/m^(2),远低于去离子水与原始亲油玻片间的自由能(-52.1 m J/m^(2))。分子模拟计算结果表明,鼠李糖脂分子主要通过氢键这一强作用力吸附在亲水Si O_(2)表面,其与亲水界面的吸附结合能达到29.7 e V;而鼠李糖脂分子与疏水Si O_(2)表面的作用力为静电力和范德华力等弱作用力,导致其与疏水界面的吸附结合能仅为12.2 e V。结合液-固界面自由能和分子模拟计算结果推测,鼠李糖脂分子相较于原油极性分子具有更强的界面竞争吸附能力,从而使其易于锚定到亲水表面、最终替换油性分子,达到提高洗油效率的目的。研究结果可为构建以鼠李糖脂为主的生物润湿调控驱油体系提供理论支撑。 展开更多
关键词 鼠李糖脂 生物表面活性剂 分子模拟 界面吸附 润湿反转 提高采收率
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页岩储层原油赋存特征及CO_(2)-原油竞争吸附机制分子动力学 被引量:2
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作者 王璐 张一帆 +4 位作者 刘逸盛 黄亮 邹瑞 孟展 雷浩 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期128-136,共9页
针对页岩油赋存状态特殊及CO_(2)提高采收率机制复杂等问题,依据Bakken页岩油藏原油组分及储层岩石成分,采用分子动力学方法建立原油组分及岩石壁面模型,模拟页岩储层原油赋存特征及CO_(2)-原油竞争吸附过程,分析不同原油组分的赋存特... 针对页岩油赋存状态特殊及CO_(2)提高采收率机制复杂等问题,依据Bakken页岩油藏原油组分及储层岩石成分,采用分子动力学方法建立原油组分及岩石壁面模型,模拟页岩储层原油赋存特征及CO_(2)-原油竞争吸附过程,分析不同原油组分的赋存特征以及原油组分、壁面润湿性、岩石成分对CO_(2)-原油竞争吸附的影响。结果表明:相对分子质量越小、分子结构越简单、分子间作用力越小,油膜浓度越高,分层越明显;分子间作用力对油分子运动能力起主导作用进而影响赋存特征;CO_(2)对油膜组分为n-C_(5)、n-C_(12)、n-C_(20)、吡啶、苯酚、丙硫醇的剥离程度分别为55.29%、23.05%、7.82%、31.36%、20.21%、35.32%;油湿壁面上CO_(2)对原油的剥离程度为30.50%,小于水湿壁面;不同壁面上的竞争吸附效果由好到坏依次为石英(55.29%)、高岭石(34.71%)、干酪根(26.60%);CO_(2)与纳米孔隙内页岩油作用过程分为3个阶段,CO_(2)溶解扩散、萃取原油阶段,CO_(2)与原油竞争吸附阶段,CO_(2)封存、油膜推离阶段。 展开更多
关键词 页岩油 二氧化碳 竞争吸附 赋存特征 分子动力学
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方解石表面结构影响水分子吸附的微观机理 被引量:5
16
作者 柴汝宽 刘月田 +3 位作者 杨莉 张艺馨 辛晶 马晶 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期170-179,共10页
为研究方解石表面结构对水分子吸附的影响规律和机理,首先利用分子动力学模拟研究水分子在不同类型、不同尺寸的表面结构处的吸附特征,分析其对水分子吸附的影响规律.而后利用分子动力学模拟研究水分子在发育表面缺陷的纳米狭缝中的吸... 为研究方解石表面结构对水分子吸附的影响规律和机理,首先利用分子动力学模拟研究水分子在不同类型、不同尺寸的表面结构处的吸附特征,分析其对水分子吸附的影响规律.而后利用分子动力学模拟研究水分子在发育表面缺陷的纳米狭缝中的吸附规律,解释纳米狭缝中的水锁现象.最终,结合悬键特征和表面能理论定量解释水分子在不同表面结构处差异性吸附的机理.研究结果表明:表面结构对于水分子吸附具有重要影响,水分子优先在表面结构处聚集吸附,吸附强度与密度远高于理想表面处;表面结构的尺寸对水分子吸附有较大影响,尺寸越大对水分子吸附越强;纳米狭缝中水分子在表面凸起和空位处快速聚集,形成的吸附凸起结合为水膜阻断流动空间,水锁作用明显;空位表面、凸起表面和理想表面对应的悬键密度和表面能依次为7.275 nm^-2和0.734 J/m 2、6.716 m^-2和0.721 J/m 2、5.098 nm^-2和0.581 J/m 2.空位表面和凸起表面具有更多的反应活性位点、更强的反应活性,因此,水分子优先吸附于空位表面和凸起表面. 展开更多
关键词 分子动力学模拟 方解石表面结构 水分子 吸附特征 悬键特征 表面能
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页岩油在无机矿物表面赋存运移特征的分子动力学模拟 被引量:1
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作者 黄涛 程林松 +2 位作者 曹仁义 王鹏 贾志豪 《西安石油大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第4期42-48,共7页
为了研究页岩储层无机矿物中页岩油的赋存运移规律,本文通过构建以石英、钠长石、方解石和高岭石为代表的4种矿物模型、以甲苯和己烷为代表的页岩油模型,运用分子动力学方法模拟了两种页岩油组分在4种矿物表面的吸附扩散过程。研究结果... 为了研究页岩储层无机矿物中页岩油的赋存运移规律,本文通过构建以石英、钠长石、方解石和高岭石为代表的4种矿物模型、以甲苯和己烷为代表的页岩油模型,运用分子动力学方法模拟了两种页岩油组分在4种矿物表面的吸附扩散过程。研究结果表明:4种矿物的亲油性大小关系为高岭石>钠长石>方解石>石英。矿物表面的亲油性越强,表面油分子的密度越大,排列越紧密,越不容易扩散。矿物表面与油分子的相互作用力越强,矿物越亲油。矿物吸附甲苯时静电力和范德华力都起吸附作用,但以静电力为主,而吸附己烷时以范德华力为主,但不同矿物与己烷之间的静电力的作用不同。矿物对页岩油中极性物质的吸附作用强于非极性物质。 展开更多
关键词 页岩油 无机矿物 吸附 扩散 分子动力学
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页岩油在有机质孔隙赋存特征的分子模拟研究 被引量:2
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作者 宋书伶 杨二龙 +2 位作者 杨宸 李宜霖 谭畅 《能源化工》 CAS 2022年第5期43-49,共7页
利用分子动力学模拟方法研究了页岩油在页岩纳米有机质孔隙中的赋存特征。在OPLS全原子力场下模拟了353 K、30.7 MPa条件下正辛烷在石墨烯壁面的吸附特征,并分析了不同孔隙尺寸、温度、压力、碳链长度、烷烃极性等5个影响因素对正辛烷... 利用分子动力学模拟方法研究了页岩油在页岩纳米有机质孔隙中的赋存特征。在OPLS全原子力场下模拟了353 K、30.7 MPa条件下正辛烷在石墨烯壁面的吸附特征,并分析了不同孔隙尺寸、温度、压力、碳链长度、烷烃极性等5个影响因素对正辛烷在有机质壁面吸附的影响。结果表明,正辛烷在有机质孔隙壁面有4个吸附层,吸附层密度峰值逐渐降低,吸附层厚度为0.4~0.5 nm;沿z方向垂直扩散系数和平行扩散系数均逐渐增大并在孔隙中央处达到稳定,且平行扩散系数大于垂直扩散系数;压力对烷烃分子的吸附量几乎没有影响,孔隙尺寸越大,温度越高,碳链越短,分子极性越低的烷烃分子在纳米有机质孔隙中的吸附态体积分数越小。 展开更多
关键词 分子动力学 页岩油 纳米孔隙 赋存状态 吸附层
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强化采油伴生气捕碳及轻烃回收工艺模拟 被引量:1
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作者 刘冰 安亚雄 +4 位作者 江南 汪亚燕 邢瑞 张东辉 徐铖君 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期376-382,共7页
针对气驱强化采油(EOR)过程所产生的低品质伴生气,提出以4A分子筛和活性炭为吸附剂,通过变压吸附法(PSA)进行分离,回收部分轻烃,捕碳返注地下的工艺。通过实验测定吸附剂的参数,建立上述工艺的数学模型,完成动态模拟。模拟结果表明:第1... 针对气驱强化采油(EOR)过程所产生的低品质伴生气,提出以4A分子筛和活性炭为吸附剂,通过变压吸附法(PSA)进行分离,回收部分轻烃,捕碳返注地下的工艺。通过实验测定吸附剂的参数,建立上述工艺的数学模型,完成动态模拟。模拟结果表明:第1阶处理后,轻产品气中烃类纯度为64.37%;第2阶处理后,轻产品气中轻烃含量为64.35%;工艺的二氧化碳回收率为90.79%,轻烃回收率为70.67%,具有良好的环境效益。 展开更多
关键词 变压吸附 动态模拟 二氧化碳捕集 活性炭 4A分子筛 吸附等温线数据 强化采油伴生气
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页岩油在干酪根中吸附行为的分子动力学模拟与启示 被引量:8
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作者 王民 余昌琦 +6 位作者 费俊胜 李进步 张宇辰 言语 吴艳 董尚德 唐育龙 《石油与天然气地质》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1442-1452,共11页
有机质及其相关孔隙吸附行为的研究对于揭示页岩油赋存状态与机理有重要意义。不同于以往采用石墨烯模型代替有机质的方法,研究采用真实的干酪根分子模型(Ⅱ-C型),基于GAFF(general Amber force field)力场模拟了有机孔内页岩油多组分... 有机质及其相关孔隙吸附行为的研究对于揭示页岩油赋存状态与机理有重要意义。不同于以往采用石墨烯模型代替有机质的方法,研究采用真实的干酪根分子模型(Ⅱ-C型),基于GAFF(general Amber force field)力场模拟了有机孔内页岩油多组分体系下的吸附行为。结果表明:(1)与石墨烯仅能模拟壁面吸附不同,干酪根对页岩油具有吸附和吸收双重作用:壁面上存在页岩油竞争吸附,以极性和重质组分吸附为主,而骨架中则存在页岩油组分吸收现象,小分子迁移距离较远。页岩油在干酪根壁面上的吸附和在骨架中的迁移受控于页岩油与干酪根相互作用能的强弱及分子大小,重质组分表现出“强吸附-弱吸收”、轻质组分呈“弱吸附-强吸收”的特征。(2)页岩油组分的吸收使得干酪根骨架和孔隙发生变化,表现出新孔隙的形成、原有孔隙的扩大和部分塌陷。干酪根的塑性对吸收页岩油进而膨胀起重要作用,干酪根塑性较强时(干酪根成熟度低),页岩油更容易被吸收从而引发明显的干酪根骨架膨胀,反之,干酪根膨胀较弱。(3)温度增加会促进干酪根骨架吸收芳香烃分子萘和非极性分子甲酸、乙醇以及噻吩,降低干酪根壁面的吸附作用,同时有利于饱和烃类分子的脱附。压力对页岩油在干酪根中的吸附和吸收影响不明显。研究利用真实的干酪根分子模型,首次创新性地模拟了干酪根吸附和吸收页岩油组分的现象,对于客观揭示页岩油在干酪根中赋存状态及赋存机理具有重要帮助。 展开更多
关键词 吸附 吸收 赋存状态 干酪根模型 分子动力学模拟 页岩油
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