注CO2提高煤层气采收率技术(CO2-ECBM)不仅有利于煤层气的规模化开发和利用,而且能够实现CO2的煤层封存,达到温室气体减排的目的。本文采用分子模拟方法,系统的研究了不同条件下CH4、CO2单组分以及CH4/CO2二元混合组分在烟煤结构模型中的吸附行为,从微观层次认识了CH4、CO2在烟煤中的吸附机理以及CO2-ECBM的机制。本文的主要结论如下:1、利用Wiser烟煤大分子构建了密度为1.21 g/cm3的烟煤结构模型,并证明了该模型的合理性。2、随着压力的增大,CH4、CO2的吸附量先是迅速的上升,然后趋于平稳。CH4、CO2的吸附曲线很好的符合I型等温吸附曲线的特征,可以用Langmuir等温吸附方程进行拟合。低温有利于CH4、CO2的吸附,高温促进了CH4、CO2的解吸。CO2的等温吸附热大于CH4,是导致CO2在烟煤结构模型中吸附量大于CH4的主要原因。3、随着含水率的增加,CH4、CO2的等温吸附热逐渐减小,导致CH4、CO2的吸附量降低。但H2O分子的存在不改变CH4、CO2在烟煤结构模型中的吸附机制,CH4、CO2的等温吸附曲线依旧符合第I类等温吸附曲线,可以用Langmuir等温吸附方程进行拟合。4、在所考察的温度和压力范围内,CO2的竞争吸附能力强于CH4,在烟煤具有优先吸附性。随着温度的升高、压力的增大,CO2相对于CH4在烟煤中的竞争吸附能力减弱,从而导致CO2-ECBM效率和CO2的煤层封存效率降低。5、在不同的地质深度和CO2体相摩尔分数下,CO2的竞争吸附能力强于CH4,具有优先吸附性。CO2的注入位点深度和体相摩尔分数越大,CO2相对于CH4在烟煤中的竞争吸附能力越弱。过多的CO2注入煤层会导致CO2的封存和CH4的驱替效率降低,并且在驱替相同数量CH4的情况下深部煤层封存CO2的数量小于浅部煤层。6、H2O分子的存在并没有改变CO2在烟煤中的优先吸附性,CO2在烟煤中的竞争吸附能力强于CH4。少量H2O分子的存在会显著的降低CO2相对于CH4在烟煤中的竞争吸附能力;随着H2O分子数量的增多,CO2的竞争吸附能力也逐渐增强,但始终低于不含水情况下的竞争吸附能力。