高溫高壓烷烴體系的分子模擬.pdf

1、鉆井平臺技術的提升，使從更復雜環(huán)境下勘探開采和利用非常規(guī)油氣資源得以實現(xiàn)，而在工程設計中，油氣體系的粘度、密度等物理性質至關重要。然而狀態(tài)方程方法，無論是常用的三次型方程如PR、SRK，或是基于微觀參數(shù)的如SAFT之類的統(tǒng)計力學方程，目前研究表明尚不能準確預測高溫高壓狀態(tài)下油氣體系的密度。想要實現(xiàn)對其密度的預測，還需要通過相關實驗數(shù)據(jù)重新擬合部分模型參數(shù)，才能在一定程度上提高在此區(qū)域的計算準確度，但同時付出的代價是往往會損失在較低壓力下

2、的準確度。
　　建立在分子間相互作用力之上的分子模擬，能夠通過大量數(shù)值計算和統(tǒng)計力學原理，最終獲得流體的宏觀物性。分子模擬繞過了數(shù)學難以求解的難題，使得它更加實用和解決更多更復雜的問題，也能比狀態(tài)方程有更好的預測能力。而其預測的準確度決定于用于描述分子間相互作用力的分子力場。目前構建的力場已經(jīng)能夠計算涵蓋從無機金屬、分子篩、有機小分子到蛋白質、核酸等十分廣泛的體系，但在高溫高壓的狀態(tài)下這些力場的表現(xiàn)，文獻中鮮有報道。本文采用Tra

3、PPE-UA力場，僅包含三種基團的各兩個參數(shù)，對烷烴體系，包括戊烷的同系物，碳原子數(shù)從5至20的正烷烴及部分混合體系，在汽液平衡共存區(qū)域以及高溫高壓區(qū)域開展了系統(tǒng)的模擬研究。模擬方法包括蒙特卡洛(Monte Carlo，MC)和分子動力學模擬(Molecular Dynamics，MD)。結果表明，該力場對烷烴體系的液相描述非常準確，在汽液平衡區(qū)域與實驗值偏差小于1％，在高溫高壓區(qū)域偏差小于3％;在不增加任何可調參數(shù)的情況下對于二元混合