页岩气是当今油气勘探的前沿领域，也是新近油气研究的热点，其含气量的评估是整个气田开发方案制定及开发潜力评价的基础。在储层中，页岩气主要以吸附气、游离气和溶解气形态赋存于页岩储层的孔隙-裂隙系统中，其中吸附气含量可达总储量的25~85 %。含气量的准确计算涉及储层孔隙结构和吸附气含量的评估。本文研究目的为利用多模块协作方法研究不同应力条件下页岩有机质孔隙结构变化及甲烷吸附特性，揭示页岩吸附机理。该研究对不同埋深条件下有机质孔隙结构演化和甲烷原位含气量的研究具有一定的指导意义。
研究结果表明，随着外部应力的增大，有机质基质密度逐渐增大，孔隙率呈现负指数函数衰减趋势，在0.8GPa时达到最小值。孔隙结构随外部应力的变化可以分为三个阶段。应力的变化不仅会引起吸附空间减少，也会导致吸附位点增多，两者对CH4在有机质基质中的吸附贡献相反，即吸附空间减少对甲烷的吸附产生的负面影响大于吸附位点增多所带来的正面影响，从而导致有机质中的吸附量降低。在0.8GPa和1GPa时甲烷最大吸附量分别比初始模型降低了70%和58%。
图1. 应力加载过程中模型演化示意图
研究成果近期发表在地学领域国际重要期刊Energy。受中国国家自然科学基金（42174143）和陕西省自然科学基金（2022JQ-293）资助。论文第一作者是中国石油大学（华东）地球科学与技术学院博士生崔瑞康。
论文信息：Cui R, Sun J, Liu H, et al. Pore structure and gas adsorption characteristics in stress-loaded shale on molecular simulation[J]. Energy, 2024, 286: 129658.https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129658
