与常规储层相比,鄂尔多斯盆地长73亚段页岩储层有机质含量高、物性差、孔隙结构致密,导致页岩油与常规石油在微观赋存机理以及流动机理上存在显著差异,严重影响页岩油的勘探开发成效。因此,亟需围绕页岩油微观赋存机理与流动机理开展研究,对于提升页岩油勘探开发成效具有重要的理论和实践意义。本研究基于分子动力学模拟,通过巨正则系综蒙特卡罗方法构建了不同类型有机-无机组成中页岩油的微尺度分子动力学模型,模拟了石墨烯、干酪根、石英、钠长石、方解石、伊利石、高岭石、蒙脱石等孔隙中页岩油的赋存和流动行为及其微观机理。进一步,深入探讨了有机/无机成分、孔径、温度及压力对页岩油赋存和流动的影响及作用机制。 研究结果表明,正辛烷分子在矿物孔隙中的分布呈现不均匀对称性,靠近壁面的液-固相互作用较强,导致密度波动幅度较大,而在孔隙中央密度较为平稳。对于不同孔径的石墨烯狭缝,页岩油的密度特征也表现出显著差异。在1nm孔径的狭缝中,页岩油完全以吸附态存在;在3nm的狭缝中,形成了 3个吸附层;当孔径超过3nm时,吸附层数稳定在4~5层,且游离态正辛烷的密度变化不显著,与实验数据基本吻合。进一步研究发现,温度和压力对页岩油的赋存有显著影响,尤其是高温会降低正辛烷分子的聚集程度,导致吸附层密度降低,而压力变化对游离态页岩油的影响较大。通过对不同矿物壁面对页岩油的吸附能力进行比较后发现,石墨烯对烷烃分子的吸附能力较强,且烷烃分子链长和分子极性越高,其吸附能力越强。狭缝壁对页岩油赋存的影响也表现出明显的差异,有机质(石墨烯、干酪根)和脆性矿物(石英、钠长石)对页岩油的吸附能力越油流动模型,探索了不同条件下CO2在狭缝中的驱替效应。研究发现无论是否施加驱动力,密度分布曲线基本重合。在驱动过程中,靠近石英壁面,页岩油密度波动较大,且形成了三个吸附层;而在孔道中央,密度波动幅度较小且相对稳定。随着驱动力的增加,正戊烷分子在孔隙中的流动速度逐渐增大。在不同的壁面正辛烷的峰值速度表现为蒙脱石<伊利石<高岭石<长石<方解石<石英<石墨烯。同时页岩油的流动速度还与CO2的密度有关,随着CO2分子的密度增加,页岩油的速度逐渐降低。此外,随着温度的增加,页岩油的流动速度也逐渐增加。 本研究通过分子动力学模拟和非平衡动力学模拟的结合,揭示了页岩油在不同矿物孔隙中的微观赋存和流动特性,并分析了温度、压力、孔隙结构等因素对其影响,为页岩含油性和可动性的精确评价、提升页岩油勘探开发成效提供了理论依据和技术支撑。