微孔中流体的各项性质与在宏量条件下有很大差异,这种差异性对于石油天然气工业、膜催化、凝胶渗透甚至环境保护(气液净化)等领域都有重要意义。由于这一研究课题在石油天然气工业的重大意义,本工作得到了国家重点基础研究发展规划(973)项目《中国典型叠合盆地油气形成富集与分布预测》的子项目“含油气流体在微孔中的传递性质及其对油藏形成的影响研究”(G1999043309)的资助。 本论文全部内容与平衡分子动力学模拟密切相关,首先研究了“湿壁”窄缝微孔中简单混合流体的扩散系数;再模拟和关联了硅酸岩窄缝微孔中混合流体的扩散系数;又通过模拟统计了水/甲烷混合流体在硅酸岩窄缝微孔中的分布情况;最后还对并行分子动力学模拟技术进行了研究和改进,并用改进的SD并行模拟技术计算了水在硅酸岩窄缝孔中的扩散系数。 为了验证分子动力学模拟程序,并从技术上完成从纯物质到混合物的跨越,本工作首先对宏量条件下氩和氪的自扩散系数分别进行了模拟,引入恰当的势能模型参数混合法则对不同摩尔比的氩/氪混合流体的扩散系数进行了模拟计算,上述模拟结果与实验测量值或文献模拟值都能较好地吻合,说明本工作的模拟方法和设置基本正确,另外也说明本分子动力学模拟程序能够用于模拟宏量简单流体混合物的扩散系数。 在上述研究的基础上改变环境条件,模拟计算了受限于“湿壁”窄缝孔中氩/氪混合流体在不同温度、不同密度以及不同孔径条件下的扩散系数。模拟结果发现在对比孔径为9～14σ范围内,氩/氪混合流体的扩散系数比宏量下要大约两个数量级。本工作运用Chapman-Enskog的硬球流体传递性质的理论以及Heyes的有关改进,提出了两个微孔内简单混合流体扩散系数的关联模型。这两个模型能够较好地计算一定孔径条件卞简单混合流体在不同温度和密度的扩散系数。 为了使模拟体系更贴近于真实体系,本工作进行了两方面的探索:一方面,不再将氩和氪混合成均匀流质,而分是别统计它们的受力,并在计算扩散系数的时候计算速度互相关函数;另一方面,对壁面设置进行改进,从原来的单层“湿壁”窄缝孔改为三层硅酸岩窄缝孔。并对不同温度、不同密度以及不同孔径氩/氪混合流体