煤层气解吸滞后效应研究
煤层气吸附—解吸特性是决定煤层气储层含气量大小和煤层气开发潜力的重要因素。煤层气业界大多数人认为煤层气解吸是吸附的逆过程,但是大量吸附—解吸实验与现场煤层气井排采资料表明,吸附过程和解吸过程并非完全可逆,且解吸过程滞后于吸附过程;吸附—解吸可逆造成临界解吸压力的误判和排采工作制度控制的失误,直接影响煤层气井的产量与持续稳定生产。论文通过对当前国内煤层气勘探开发活跃地区不同煤阶、差异水分、不同粒径的煤样进行甲烷的吸附—解吸、煤质分析、孔隙分析、电镜扫描、液氮吸附、压汞等实验,结合煤层气地质学、物理化学等相关学科和现场排采资料进行综合分析,对煤层气解吸滞后效应机理进行研究。 研究结果表明低中阶煤中孔隙以小孔和微孔为主,且小孔的比例要高于微孔的比例,高阶煤主要以微孔为主。微孔对比表面积的贡献最大,小孔次之,其次是中孔和大孔。进行宏观煤岩组分分离,发现黄陵镜煤和铁法煤孔隙连通性最好,寺河暗煤和柳林煤次之,寺河镜煤和黄陵暗煤较差。随着煤阶增高、温度降低、粒径减小、含水率降低,甲烷在煤基质上吸附能力增强,吸附速率和解吸速率增高;水分、温度及粒径差异对低阶煤煤层气的吸附—解吸影响不明显。煤层气吸附—解吸不可逆,解吸滞后于吸附。煤层气的解吸热、煤基质的孔喉特征以及水分是影响煤层气解吸滞后的主控因素。 结合前人研究成果,对煤层气解吸机理进行了拓展研究。提出了煤层气微观解吸和宏观解吸及煤层气解吸滞后效应的概念。将研究成果与现场排采相结合,提出煤层气临界解吸压力新的判断方法,以及煤层气解吸滞后效应的评判方法。煤层气储层含气饱和度越小、渗透率越低解吸滞后效应越明显,对煤层气井的产量影响越大,高阶煤储层较低阶煤储层更明显。研究成果对煤层气排采工作制度的制定、煤层气井产量预测及开发规划制定有重要的指导意义。
煤层气;地质勘探;解吸滞后效应;预测模型
西安科技大学
硕士
矿产普查与勘探
马东民
2012
中文
P618.110.4
67
2012-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）