高溫高壓烷烴體系的分子模擬.pdf

1、鉆井平臺技術(shù)的提升，使從更復(fù)雜環(huán)境下勘探開采和利用非常規(guī)油氣資源得以實(shí)現(xiàn)，而在工程設(shè)計(jì)中，油氣體系的粘度、密度等物理性質(zhì)至關(guān)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(jì)力學(xué)方程，目前研究表明尚不能準(zhǔn)確預(yù)測高溫高壓狀態(tài)下油氣體系的密度。想要實(shí)現(xiàn)對其密度的預(yù)測，還需要通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)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(jì)算準(zhǔn)確度，但同時(shí)付出的代價(jià)是往往會損失在較低壓力下

2、的準(zhǔn)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(jì)算和統(tǒng)計(jì)力學(xué)原理，最終獲得流體的宏觀物性。分子模擬繞過了數(shù)學(xué)難以求解的難題，使得它更加實(shí)用和解決更多更復(fù)雜的問題，也能比狀態(tài)方程有更好的預(yù)測能力。而其預(yù)測的準(zhǔn)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(gòu)建的力場已經(jīng)能夠計(jì)算涵蓋從無機(jī)金屬、分子篩、有機(jī)小分子到蛋白質(zhì)、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(xiàn)中鮮有報(bào)道。本文采用Tra

3、PPE-UA力場，僅包含三種基團(tuán)的各兩個(gè)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(dòng)力學(xué)模擬(Molecular Dynamics，MD)。結(jié)果表明，該力場對烷烴體系的液相描述非常準(zhǔn)確，在汽液平衡區(qū)域與實(shí)驗(yàn)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(diào)參數(shù)的情況下對于二元混合