以页岩油气为主的非常规油气资源成为目前石油勘探开发的重点,而页岩储层孔隙结构以纳米孔隙为主。由于纳米孔隙的尺寸效应导致传统的油气运移机理不再适用于页岩油气。页岩油在生成运移过程中会伴随着一定量的原油伴生气,其主要成分以甲烷为主。而甲烷会对原油密度、界面张力和流动性等物性产生影响,目前相关研究较少,对页岩油运移的影响机理尚未清楚。传统的实验方法在研究纳米尺度下油气微观性质方面受到极大挑战,分子模拟方法能够细致刻画微观动态过程及分子间相互作用。因此,本文采用分子动力学模拟方法研究甲烷含量、温度和压力对油水界面性质的影响,并进一步考察了甲烷对页岩油在纳米孔喉内微观运移行为的影响。考察了页岩油中甲烷含量对油水界面性质的影响。研究发现,随着甲烷的摩尔分数从0增大到0.8,油水界面张力从42.18 mN/m降低到37.75 mN/m。通过分析油水界面的微观结构可知,体系甲烷含量增大,油水界面厚度和界面粗糙度增大,导致油水界面张力降低。此外,进一步考察了温度和压力变化对含甲烷页岩油的油水界面张力的影响规律。研究结果表明,随着温度升高油水界面张力呈现出线性降低的趋势,对比发现含甲烷页岩油的油水界面张力对温度更加敏感;在地层压力范围内,随着压力升高,油水界面张力逐渐升高。进一步地,考察了甲烷伴生气对油滴通过纳米孔喉行为的影响。研究表明,油滴通过纳米孔喉时会受到一个较大的阻力,这个阻力是由油滴自身形变、油滴与孔壁的阻力及毛细管阻力造成的。当甲烷伴生气出现并且随着其含量增加时,油滴通过孔喉时所遇到的阻力将逐渐减小,产生这一现象的原因归结于:一方面甲烷溶解在油相中,导致油分子间相互作用减弱,油滴体积增大,油滴更容易发生形变,进而油滴的流动性增强;另一方面,甲烷分子在油水界面聚集,不仅能够降低油水界面张力,而且还能减弱油分子与孔道间的相互作用,进而降低油滴通过纳米孔喉时的阻力。同样的效应也在温度升高时出现。这一研究结果表明,当原油伴生气存在时有利于原油通过狭小的孔喉,促进原油的运移,进而提高采收率。论文研究结果有助于从分子水平加深对含原油伴生气页岩油的界面性质及其在纳米孔喉内运移机理的认识,促进页岩油气勘探开发技术的发展。