摘要：页岩气是一种资源潜力巨大的非常规油气，随着页岩气勘探规模的不断扩大，对页岩气的认识也不断深入。为进一步研究页岩有机质纳米孔隙对CH4的吸附作用及微观机理，更好地认识页岩气的赋存形式，利用分子模拟软件MaterialStudio搭建碳纳米管模型表征有机质纳米孔隙，运用蒙特卡洛方法、分子力学、分子动力学方法模拟四川盆地及其周缘早古生代（筇竹寺组、五峰组及龙马溪组）页岩气普遍埋深2～4km条件下，有机质孔隙对CH4、CO2的吸附、扩散行为。研究表明，有机质孔隙对CH4、CO2的吸附为物理吸附，埋深2km为页岩气最优储存埋深；其混合吸附的数据显示，注入CO2置换CH4开采页岩气具有合理性和可行性，埋深约4km时效果较为理想；CH4与CO2沿孔隙内壁法线方向的相对密度呈对称分布趋势，并出现明显的吸附分层现象，且第二聚集层及第三聚集层的形成很可能主要受到压力的影响。整体上，随温压的增加，CH4与CO2沿Z方向的相对密度呈较小的下降趋势；而CH4及CO2的自扩散系数随埋深的增加而增大，与吸附热及吸附量的变化原因一致。

关键词：有机质孔隙 吸附 扩散 碳纳米管 分子模拟 

单位：西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室; 四川成都610500; 西南石油大学地球科学与技术学院; 四川成都610500; 青海油田勘探开发研究院; 甘肃敦煌736202