[發明專利]納米多孔介質中氣體的量子物理吸附行為預測方法及系統

有效

• 申請號: 202111575038.8
• 申請日: 2021-12-21
• 公開（公告）號: CN114166723B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 李俊乾
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉芳

本發明涉及一種納米多孔介質中氣體的量子物理吸附行為預測方法和系統。所述納米多孔介質中氣體的量子物理吸附行為預測方法，在構建得到k個氣體壓力下的過剩吸附量預測模型后，采用最小二乘法依據這一模型和測試得到的過剩吸附量預測模型確定吸附系數，然后根據過剩吸附量預測模型和吸附系數確定在不同氣體壓力下各能級氣體的過剩吸附量，最后，根據在不同氣體壓力下各能級氣體的過剩吸附量確定總過剩吸附量，進而能夠精確預測量子物理吸附行為，提高量子物理吸附量的預測精度，以為地下儲層中的氣體儲量的精確確定提供理論指導。

技術領域

本發明涉及氣體量子物理吸附預測領域，特別是涉及一種納米多孔介質中氣體的量子物理吸附行為預測方法及系統。

背景技術

地下儲層是一種納米多孔介質，吸附氣是氣體儲集的主要方式之一。因此，預測納米多孔介質中氣體的量子物理吸附行為，對于評價地下儲層中的氣體儲量有重要意義。

學者們不斷地探索氣體發生物理吸附的機制，并提出了多種可能的解釋理論。其中Langmuir單分子層吸附理論和Polanyi吸附勢理論，對后世影響深遠。Langmuir考慮單分子層吸附、基于平板上氣體蒸發-凝結動態平衡而推導建立的等溫吸附方程已獲得廣泛的應用。BET模型是在Langmuir基礎上考慮多分子層吸附而建立的理論方程。DR和DA是在Polanyi吸附勢理論基礎上建立的微孔充填理論。這些理論已被普遍的接受，從不同角度認識了氣體物理吸附機理，并應用于納米多孔介質中CO₂、CH₄、N₂等氣體的吸附特性評價。

然而在納米多孔介質孔隙內部的氣體物理吸附行為的發生、發展過程，仍沒有得到合理的解釋。近年來發展起來的分子模擬技術為揭示分子吸附機理提供了新手段，但采用的連續勢能函數可能不符合實際情況。與Langmuir開放的平板表面上氣體吸附不同，當氣體在狹窄、圍限的納米尺度空間內部，氣體分子受到來自各個方向孔隙表面的吸引力，這導致氣體-固體表面之間的相互作用引力勢能可能已不再是連續分布，而是量子化的勢能分布。那么，如何精確預測量子物理吸附行為，進而提高量子物理吸附量的預測精度，成為本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米多孔介質中氣體的量子物理吸附行為預測方法及系統，能夠精確預測量子物理吸附行為，進而提高量子物理吸附量的預測精度，以為地下儲層中的氣體儲量的精確確定提供理論指導。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種納米多孔介質中氣體的量子物理吸附行為預測方法，包括：

在溫度為溫度預設值和氣體壓力大于氣體壓力預設值的條件下，采用體積法測試納米多孔介質在k個氣體壓力下的過剩吸附量；

構建k個氣體壓力下的過剩吸附量預測模型；

采用最小二乘法根據在k個氣體壓力下的過剩吸附量和所述過剩吸附量預測模型確定吸附系數；所述吸附系數包括：勢能的最小能量單元、i能級氣體的吸附常數、吸附氣密度和氣體最大吸附量；

根據所述過剩吸附量預測模型和所述吸附系數確定在不同氣體壓力下各能級氣體的過剩吸附量；

根據在不同氣體壓力下各能級氣體的過剩吸附量確定總過剩吸附量。

優選地，k個氣體壓力下的過剩吸附量預測模型為：