挑战

要了解无机孔隙与压裂液(通常是含添加剂的盐水)和有机原油的相互作用，需要确定合适的力场，并建立混合体系。采油过程中的条件包括原油的组成、孔隙的组成、周围液体的盐度和pH值以及不同的压力和温度。所有这些都需要结合到一个适当的模型中，既能反映真实情况，又能通过模拟技术加以描述。

工作

水力压裂液被用于在各种类型的岩石和土壤中采油过程。岩石是含有机材料和无机材料的混合孔隙的材料，这些材料可以是各自土壤中的任何一种矿物。在分子模型中，该体系可以由有机表层(以干酪根为代表)、无机底层(粘土)和中间有油的压裂液组成的层状模型来表示。使用SCIENOMICS MAPS软件生成有机/无机混合孔隙。基于孔隙的组成、有机组分、压力和温度，应用分子动力学模拟方法，即MAPS中的LAMMPS模块研究压裂液的动力学行为。结果可以分析各组分的吸附热、各自的扩散系数以及各组分在孔隙中的分布情况。

结果

在不同的温度和压力条件下，模拟了多种不同的孔隙和液体组成，并针对不同的孔隙组成和几何形状确定了更好的压裂液组成。在油田发现的极端条件下进行真实实验要比在通过数字孪生技术进行计算机实验昂贵得多，因此使用Scienomics技术可以节省大量成本。

图1:压裂液在干酪根层和粘土层之间的模型。干酪根(底部)和粘土(顶部)以CPK模型表示，液相以球棍模型表示。

 石油、天然气和石化工业

软件

   经典

  ·无定形模型建立

   ·分子动力学通用软件包

  ·LAMMPS原子论

  平台

  ·MAPS

性能

     ·密度分布

     ·扩散系数

     ·吸附热

应用

   采油
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MAPS材料及化工过程设计平台是集多款优秀的第三方材料设计软件的、多尺度、可扩展的平台；可应用于从量子化学计算到中尺度计算。MAPS包括友好的图形用户界面供用户建模、方便分析计算结果。MAPS适合描述含能材料、离子液体、高分子材料、合金材料、复合材料、电池材料等性质。MAPS软件拥有：（一）建模功能（二）分析功能

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Amorphous Builder 无定型结构建模模块，基于目前最流行的蒙特卡洛方法，结合反冲生长技术，构建真实的无定型结构模型。Amorphous Builder 的最大的特点是建模效率高。Amorphous Builder 应用于高分子、流体、纳米结构、石油、橡胶、气固液混合结构、离子液体、电解质和表面活性剂等模型。