新華社武漢９月３日電（記者李偉）氣體在致密儲層中的運(yùn)移是地下氣體能源開采的關(guān)鍵問題,，記者３日從中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所獲悉,，該所科研人員近期利用分子動力學(xué)在分子水平上揭示了氣體在儲層中擴(kuò)散的微觀機(jī)制。

擴(kuò)散是氣體從致密儲層微孔中進(jìn)入裂隙的主要方式,，是氣體運(yùn)移的決速步驟,，對氣體擴(kuò)散過程的深入理解以及能源氣體開發(fā)有重要意義。

由于地下儲層對二氧化碳良好的吸附性,，向煤層中注入二氧化碳一方面可增加煤層氣,，另一方面可實現(xiàn)溫室氣體的地下封存。由于二氧化碳的注入,，使得儲層中同時存在兩種以上的氣體,，其擴(kuò)散行為不同于單種氣體的擴(kuò)散。

科研人員利用分子動力學(xué)研究了甲烷和二氧化碳單組份氣體及其混合氣體在煤中的自擴(kuò)散和互擴(kuò)散行為,。分析了分子水平上煤的自由體積和氣體分子徑向分布函數(shù),，發(fā)現(xiàn)自由體積的大小和空間分布對氣體分子的擴(kuò)散起著重要的作用。

研究發(fā)現(xiàn),，氣體的自擴(kuò)散系數(shù)受到濃度,、溫度和組分的影響。隨著濃度的增大氣體的自擴(kuò)散系數(shù)減小,。徑向分布函數(shù)表明,，擴(kuò)散過程中氣體沒有團(tuán)簇現(xiàn)象?？蒲腥藛T還首次計算了多組分氣體擴(kuò)散系數(shù)矩陣,，結(jié)果表明二氧化碳和甲烷擴(kuò)散相互耦合，其耦合強(qiáng)度取決于擴(kuò)散矩陣的非對角元素,，耦合強(qiáng)度隨著氣體濃度的增加而下降,。

這一研究提供了實驗上難以達(dá)到條件或難以測量的宏觀多組分?jǐn)U散系數(shù)，為預(yù)測氣體運(yùn)移提供參數(shù)輸入,。該科研成果近日發(fā)表在能源化工領(lǐng)域國際知名期刊《能源與燃料》上,。