Adsorpce, difuze a transport alkanů C1 až C3 a oxidu uhličitého v kerogenech s duální porozitou: Poznatky z molekulárních simulací

Organické břidlice jsou nekonvenční zásobníky plynu s širokým rozdělením velikosti pórů. Břidlice se skládají ze dvou odlišných složek: organické hmoty a jílových minerálů. Velikost pórů v organické hmotě je většinou soustředěna na méně než 6 nanometrů a tyto mikropóry a malé mezopóry poskytují většinu adsorpční plochy a objemu zásob plynu. V těchto pórech o velikosti nanometrů se chování geo-tekutin výrazně liší od chování v objemové fázi v důsledku silných interakcí mezi pevnou látkou a tekutinou jako i dalších efektů v nanopórech. Pochopení vlastností tekutin jako je metan, etan, propan a oxid uhličitý v úzkých břidlicových pórech má zásadní význam na hydraulické frakování břidlicového plynu a minimalizaci jeho negativních vlivů na životní prostředí. Dále se pro zvýšenou těžbu břidlicového plynu používá oxid uhličitý. Na molekulární úrovni jsme simulovali adsorpci, difuzi a transport metanu, ethanu, propanu a oxidu uhličitého v realistických modelech organických břidlicových materiálů při typických teplotách a tlacích v břidlicovém ložisku. Nejprve jsme použili hybridní reverzní Monte Carlo spolu s experimentálními párovými distribučními funkcemi k vytvoření duálně-porézních kerogenních modelů odpovídajících kerogenům z ložiska Eagle Ford a Marcellus bohatého na jíly. Poté jsme použili grandkanonické Monte Carlo simulace ke studiu adsorpce tekutin v porézních kerogenních strukturách. Adsorpční studie jsme doplňili simulací auto-, kolektivní a transportní difuze molekul adsorbovaných tekutin v břidlicových kerogenech pomocí rovnovážné a nerovnovážné molekulární dynamiky.

• E. Rezlerová, S. K. Jain, M. Lísal, Adsorption, diffusion, and transport of C1 to C3 alkanes and carbon dioxide in dual-porosity kerogens: Insights from molecular simulations, Energy Fuels 37, 492-508, 2023. DOI