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關(guān)鍵詞：分子動力學(xué)，吸附，競爭吸附，CH4/CO2/H2，頁巖油，LAMMPS,GROMACS摘要：MS軟件可視化程度高，操作簡便，但是速度慢，效率低。為此，我們使用LAMMPS/GROMACS軟件進(jìn)行氣體和頁巖油吸附，競爭吸附的研究。

我國陸相斷陷盆地構(gòu)造復(fù)雜，縱向上確定的頁巖油甜點橫向差異較大，針對頁巖油藏鉆井存在諸多難點：其一頁巖水平井水平段較長，需嚴(yán)格控制造斜段的斜率；其二儲層磨阻大，鉆進(jìn)過程中壓力傳遞弱；其三由于缺乏可靠的地質(zhì)資料，加之經(jīng)驗不足，無法精確捕捉目標(biāo)層；其四我國陸相頁巖油藏儲層中礦物易膨脹，常規(guī)鉆井液體系并不適用。

關(guān)鍵詞：頁巖油，分子動力學(xué)，lammps，gromacs，界面張力，最小混相壓力摘要：分子模擬方法在探究納米尺度下分子間相互作用方面展現(xiàn)出巨大的技術(shù)優(yōu)勢。因此，本文采用分子動力學(xué)模擬方法，研究礦物表面潤濕性。通過我這套LAMMPS, GROMACS代碼，你可以實現(xiàn)不同氛圍氣體，不同溫度下的潤濕性-接觸角計算。

全部流程如下：1，建立壁面模型(干酪根，石墨烯，二氧化硅，蒙脫石，高嶺石，伊利石，方解石等)；建立原油組分分子結(jié)構(gòu)；建立注入氣(CO2, CH4, N2)的分子結(jié)構(gòu)；2，賦予干酪根CVFF力場，粘土礦物ClayFF力場，CO2, N2分別用fix rigid設(shè)為剛體，CH4用聯(lián)合原子力場，原油組分用OPLS力場。

粘土巖類： 主要由粘土礦物及其他礦物的粘土粒組成的巖石，如泥巖、頁巖等。 化學(xué)和生物化學(xué)巖類： 主要由方解石、白云石等碳酸鹽類的礦物及部分有機(jī)質(zhì)組成的巖石，如石灰?guī)r、白云巖等。 沉積巖最主要的構(gòu)造是層理。

以頁巖為例，不同頁巖儲層的礦物組成存在較大差異，一般石英含量較大，因此，以石英為代表進(jìn)行研究。選擇α-石英單晶胞，參數(shù)來源于晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（COD），晶格參數(shù)為a=b=4.913?，c=5.4052?，α=β=90°，γ=120°，如圖2所示。切取表面并裸露出氧原子，擴(kuò)胞作為石英礦物基底模型，儲層條件下的石英通常為水濕，即羥基化修飾表面。

54粉砂質(zhì)頁巖風(fēng)化面土青色，新鮮面蛋青色，含粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，水平紋層構(gòu)造，碎屑成份：粉砂碎屑，粒度一般0.06mm-0.03mm，分辨不清，含量20%左右，其它為泥質(zhì)碎屑組成，含少量粘土礦物。55黑色炭質(zhì)頁巖風(fēng)化面土黑色，新鮮面黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，水平層理構(gòu)造，碎屑成份主要為泥質(zhì)、粘土礦物組成，另外，含炭質(zhì)：黑色，手觸污手。

到2040年，IEA預(yù)測用于電動汽車和電池存儲的礦物需求或至少增長30倍，其中，鋰需求增長或超40倍；據(jù)Bloomberg預(yù)計，今年全球市場電池金屬原料需求將增長50%，達(dá)到480萬噸，其中，鋰需求增長最快，2021年至2030年間或?qū)⒓ぴ鲇?倍。

這一過程不僅與地質(zhì)礦物和流體的相互作用密切相關(guān)，更對新型催化劑設(shè)計、地下水污染修復(fù)以及納米限域傳質(zhì)等課題產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響。然而，由于傳統(tǒng)實驗手段在時空分辨率上的局限，科研人員長期面臨“看不見、測不準(zhǔn)”的困境。幸運的是，隨著分子模擬技術(shù)的進(jìn)步，這一難題正在逐步被攻克，而Material Studio作為領(lǐng)域內(nèi)備受認(rèn)可的工具，正成為研究者們探索微觀世界的“科學(xué)之眼”。

目前已開發(fā)出基于氯化物的CO?礦物碳酸化反應(yīng)技術(shù)、濕法礦物碳酸法技術(shù)、干法碳酸法技術(shù)以及生物碳酸法技術(shù)等。我國在鋼渣、磷石膏礦化利用技術(shù)方面也取得重要進(jìn)展 。 二氧化碳轉(zhuǎn)化與利用始終是CCUS技術(shù)創(chuàng)新突破難點，全球范圍都將研發(fā)力量集中在該環(huán)節(jié)。

吸附封存在煤層和富有機(jī)質(zhì)頁巖儲層的CO2封存中至關(guān)重要。煤層的吸附封存已有大量實驗研究和工程實踐探索。模擬研究結(jié)果表明，頁巖儲層中，注入CO2的30 %～55 %可作為吸附相被固定，同時頁巖氣采收率可增加 8 %～16 %，而枯竭頁巖氣儲層中每噸頁巖的CO2封存能力可達(dá)5～10 kg。

6 膨脹模型一些含有粘土礦物的巖石，如粘土巖、頁巖或泥灰?guī)r在遇水后會發(fā)生膨脹(Swelling)。膨脹通常表現(xiàn)為隧道底鼓或整個開挖向上抬升。Plaxis的Swelling Rock Model可用來模擬巖石的膨脹現(xiàn)象。

新疆奇臺縣新發(fā)現(xiàn)黃羊山超大型晶質(zhì)石墨礦 ，新增資源量達(dá) 8376 萬 t ， 預(yù)測全區(qū)遠(yuǎn)景礦物量達(dá) 1 億 t 以上； 新疆西昆侖地區(qū)大紅柳灘、大興安嶺地區(qū)維拉斯托等地鋰礦 勘查不斷取得重大突破和新進(jìn)展。