内蒙古二道岭矿区煤储层孔隙结构特征

采用汞注入法测试了内蒙古二道岭矿区主力煤储层的孔容、孔比表面积及孔隙率,分析了二道岭矿区主煤层的孔隙结构特征。结果表明,二道岭矿区主煤层总孔容较高,孔隙率较高,煤储层吸附能力较大,煤层气的运移潜势较大,有利于煤层气的开发。     

煤层气─固界面作用与吸附模型

按照毛细管模型与单分子层作用模型, 推导了煤层气-固界面作用与煤层渗透性的关系;根据煤层气吸附实验资料, 运用非线性回归方法, 分别按Langmuir吸附理论和BET吸附理论计算了煤层气吸附规律。实例分析表明:煤层气-固界面作用的强弱与煤层介质的渗透率平方根或煤层介质的孔径大小成反比, 它揭示了低渗透煤层气解吸困难、开采难度较大的机理;BET吸附模型比Langmuir吸附模型能更好地描述煤层气的吸附规律。研究结果为煤层气开发工程提供了科学依据。      

沁水盆地和顺区块和6井组产能影响因素分析

从煤层含气量、吸附能力与渗透性三个方面对和6井组低产原因进行了分析,认为井组资源量正常,但煤层吸附能力强和原始渗透率低是和6井组普遍低产的根本原因。煤层吸附能力强导致解吸压力低,低解吸压力使得煤层解吸后压降困难,压降漏斗难以向远端扩展,仅井筒周围地带解吸;煤层原始渗透率低,已解吸煤层气向井筒运移困难。渗透性相对较好的背斜翼部与已降压的煤矿采空区周围相对高产,为有利开发区。      

淮南煤田煤层气可采潜势研究

基于煤田地质勘探瓦斯测试资料和煤层气试井成果，分析了淮南煤田煤储层的解吸特征，探讨了煤的吸附时间与煤级及煤体结构的关系，综合确定了煤层气的可采潜势，初步估算了淮南煤田-1000m以浅的煤层气可采资源量。     

煤层甲烷碳同位素在煤层气勘探中的地质意义--以沁水盆地为例

根据沁水煤层气甲烷碳同位素的组成与分布特征,从煤层甲烷碳同位素在煤层气解吸-扩散-运移中的分馏效应,结合水文地质条件和构造条件,讨论了煤层甲烷碳同位素在煤层气勘探中的地质意义,认为沁水煤层气δ13C₁值不仅总体上较高,而且随埋深增大而增高,说明沁水煤层气存在因煤层抬升而卸压所导致的煤层气解吸-扩散-运移效应,从而形成了该区甲烷碳同位素在平面上的分带现象。     

低渗非达西渗流煤层气羽状井开发机理研究

建立了非均质各向异性双重介质煤层气定向羽状水平井开采的较完整的数学模型,模型考虑了与气体吸附、解吸、扩散相耦合的三维气、水两相渗流;考虑了储层的压力敏感性;考虑了煤层本身所具有的低渗透特性,即低渗透地层启动压力梯度的影响;考虑了井筒内的压降损失。通过数值模拟分析了煤层气羽状水平井的增产机理,指出羽状水平井的主支和分支在地层中广泛均匀延伸,使整个控制区域地层压力均匀、快速下降,增大了气体解吸扩散的机会,是羽状分支水平井促使煤层气产量提高的根本原因;启动压力梯度的存在使煤层中羽状水平井的降压效果变差,从而使煤层气的产量减少。     

沁水盆地南部煤层气地球化学特征及影响因素

为进一步厘清沁水盆地高阶煤煤层气富集机理,综合运用地球化学分析测试技术,系统刻画了沁水盆地南部煤层含气量和煤层气分子组成特征,初步探讨了其影响因素。研究结果显示沁水盆地南部各区块煤层含气量呈南高北低分布趋势。煤层含气量与煤化程度具有显著正相关性,这可能与煤层内有机孔隙发育关系密切;与煤层厚度,尤其薄煤层厚度(≤2m)具显著正相关性,当煤层厚度大于2m时这种相关性反而不甚明显,表明研究区煤层气赋存状态以吸附态为主,薄煤层中气体饱和度相对较低;含气量与煤层埋深和上覆地层剥蚀量之间在南部区块没有显著相关性,在北部区块呈现出弱相关性,表明煤层气主要以吸附态存在,北部区块保存状况可能相对较好。研究区煤层气属于典型干气,南部区块煤层气甲烷含量和稳定碳同位素值均较北部区块高,非烃气体含量则相对较低。煤化作用程度是控制煤层气分子组成和煤层甲烷稳定碳同位素组成的重要因素。煤层气吸附-解吸-扩散-运移散失可导致煤层气富含CO_2,甲烷稳定碳同位素值偏重。次生生物气的生成对部分煤层甲烷稳定碳同位素组成影响显著。该研究对于寻找沁水盆地煤层气"甜点"区具有重要意义。     

平顶山煤田煤层气赋存地质条件及资源潜力评价

平顶山煤田煤层气资源丰富,本文在分析煤层气赋存地质条件的基础上,对影响煤层气开采利用的煤层厚度、含气量、储层压力、吸附能力、渗透率等基本参数进行了分析,并评价了其的资源潜力。结果显示:平顶山煤田煤层厚度大,层数多,地层倾角小,各煤段基本都覆盖有泥岩、砂质泥岩等密闭性良好的区域性盖层,主采煤层二1煤厚度大,分布稳定,加之以水力封闭为主的水文地质条件,使得煤层气保存良好,赋存程度较高;煤变质程度较高,镜质组含量普遍大于60%,主采煤层主要是原生结构煤,割理、裂隙较发育,较大的吸附能力,这些有利因素为煤层气的生成和富集奠定了基础;根据煤层气试井资料,煤层渗透率普遍较低,平均仅为0. 07mD,这可能与试验井煤层结构破环较为严重,裂隙多被充填致使连通性阻塞所致;煤储层压力属正常压力储层,煤层气解吸速率较高,煤层气的赋存处于欠饱和状态。     

阳泉矿区3#煤煤层气解吸特性的研究

实验测定了阳泉矿区3#煤煤层气的解吸特性。利用煤粒中吸附煤层气扩散微分方程式计算出煤层气的解吸时间,并用作图法确定出3#煤煤层气的解吸时间,为阳泉矿区3#煤煤层气的开发和利用提供了重要的参数。      

寿阳区块马首区段煤层气地质特征及储量估算

通过对寿阳区块马首区段地质条件、煤层赋存特征、煤层气含气性、渗透性、解吸/吸附特征等研究,认为该区段构造简单,岩层覆盖条件较好;水文地质条件简单,地下水缓流或滞流有利于煤层气富集;主采煤层发育基本稳定,埋藏深度适中;煤层气含量较高,主要在6~16m3/t;煤层割理裂隙发育,整体渗透率较高,非均质性较明显;煤储层处于欠压状态、实测含气饱和度较低、原地应力较低,整体上适合进行煤层气开采。在此基础上估算了煤层气资源储量,并优选区段的中、北部为煤层气开发的有利区。     

影响一号向斜煤层气可采性的主要地质因素

在回顾该地区煤层气勘探历史的基础上,从影响煤层气开采的主要地质因素出发,论述了煤层渗透性及决定煤层渗透性的古、今地应力场特征、煤层天然裂隙发育程度、现今有效地应力大小以及地层压力、等温吸附／解吸特征、含气饱和程度及气体扩散速率等;探讨了一号向斜不同部位煤层气开采具有的不同地质影响因素。了解并掌握这些因素有利于煤层气进一步勘探和开发。     

注入CO2提高煤层气产能的可行性研究

根据煤储层吸附一解吸机理,首次采用“解吸一注气一解吸”的实验方法,分别进行CH4,CO2的吸附一解吸和CO2注入置换煤层CH4实验,模拟了煤层气井“排采一注气一排采”的增产途径和效果。结果表明：在CH4和CO2二元体系的竞争吸附中,CO2组分的吸附速率是先快后慢,而CH4组分的吸附速率先慢后快,解吸时则相反,反映出CO2在竞争吸附中占据优势;注入CO2气体的数量越大和相对浓度越高,单位压降CH4解吸率和CO2吸附率就越高。实验结论对工业规模的煤层气开发试验具有指导意义。     

注CO2提高煤层气采收率的模拟实验研究

根据煤储层的吸附/解吸机理,模拟煤层气井"排采-注气-排采"的生产过程,进行CH4、CO2的单相气体吸附/解吸和CO2注入置换煤层CH4的实验,得到了CH4和CO2二元气体相组分变化数据和CH4和CO2混合气体的相分离图解.结果表明,在CH4和CO2二元气体的竞争吸附中,CO2组分的吸附速率是先快后慢,而CH4组分的吸附速率先慢后快,解吸时则相反.反映了CO2组分在与CH4组分的竞争吸附中占据优势,优先被吸附;同时发现注入气体数量越大,注入气体中CO2组分浓度越高,单位压降下的CH4解吸率和CO2吸附率越高.实验结论对工业规模的煤层气开发试验具有一定的指导意义.     

河南省下二叠统山西组二1煤煤层气地质特征

从影响煤层气勘探开发的主要因素;煤厚、煤岩组成、煤级、煤体结构、裂隙系统、渗适性吸附／解吸特征和含气量等方面对河南省的主采煤层－－二、煤的煤层 地质学特征进行了详细论述,指出镜质组含量较高、割理比较发育、外生裂隙发育适中的原生结构和碎裂煤渗透性最好,是最有利的储层;外生裂隙发育适中的无烟煤是有利储层;碎粒煤为不利储层;糜棱煤为不可开发储层;临界解吸压力较高、含气量较高的中为煤级煤分布区是煤层气勘探     

芦岭煤矿煤层气井伴注液态CO_2辅助水力压裂技术研究

我国淮北矿区芦岭煤矿是典型的碎软低渗煤层,煤层气抽采面临很大的技术难题。分析了CO_2驱替煤层CH_4机理,开展了地面煤层气井伴注液态CO_2辅助水力压裂工程试验。结果表明:CO_2所具有的强吸附性能够与处于吸附状态下的煤层甲烷发生置换作用,促使煤层甲烷更快的由吸附态转变为游离态,达到煤层甲烷大量解吸的效果; CO_2在等压状态下能够降低游离甲烷分压,试验井理论临界解吸压力为1. 84MPa,而实际产气时的临界解吸压力为6. 06MPa,显著提高了该井的临界解吸压力,达到提前产气的效果;日产气量增长明显,由10. 00 m3/d增至产气峰值3 351. 89 m3/d仅用了124d。     

不同矿化度水对煤层气解吸-扩散影响的实验

煤层气主要以吸附状态赋存于煤层的割理和基质孔隙中。以沁水盆地寺河煤矿3号煤粉碎后的割理颗粒为实验样品,通过对样品注入蒸馏水、水源水和地层水3种不同矿化度水的解吸实验,探讨了不同矿化度水对煤层甲烷解吸-扩散过程的影响情况。结果表明:3种水的初始解吸压力约为1.4 MPa,且解吸过程主要集中在后期,而前期解吸量不足总解吸量的30%;含有矿化度的水源水和地层水比无矿化度蒸馏水的解吸率、恢复率和初始解吸压力都低,且随着水矿化度的增大,解吸率和恢复率都略有减小。      

吸附势理论在煤层气吸附/解吸中的应用

煤层气的吸附/解吸将导致煤层甲烷碳同位素以及煤层气多组分分馏,使得煤层气富集区预测成为可能;并为揭示注入CO2增强CH4产出提供依据。本文根据Polanyi吸附势理论和实测及收集的等温吸附试验数据,探讨煤层甲烷碳同位素和多组分气体的分馏。通过研究,得到如下两个结论：①13CH4在煤表面的吸附势普遍高于12CH4,也就是说13CH4与12CH4相比具有优先吸附、滞后解吸的特点。这种差异具有随压力增加而增加的特点。②煤层气吸附/解吸过程中CH4和CO2的分馏可归纳为以下3种情形： a. CO2和CH4的吸附/解吸等温线不相交,CO2的吸附势大于等于CH4,在CO2和CH4吸附势接近的中压阶段(1~2.5 MPa)不利于注CO2驱CH4,高压、低压阶段均有利; b. 因CH4的吸附/解吸等温线相交造成CH4和CO2的吸附特性曲线相交,在高压条件(>2.5 MPa)下利于注CO2驱CH4; c. 因CO2的吸附/解吸等温线相交造成CH4和CO2的吸附特性曲线相交,在高压条件(>2.5 MPa)下利于注CO2驱CH4。吸附势理论的引入为定量评价注入二氧化碳驱甲烷工艺参数和有利储层的选择提供了方法,并揭示了在高压条件(>2.5 MPa)下总是有利于向煤层注入CO2强化CH4产出。     

煤层气井实际解吸阶段影响因素及意义

为了明确煤层气井解吸段数的确定方法及影响因素,基于前人提出的解吸阶段划分方法,提出了实际解吸段数概念和相应的确定方法,基于沁对水盆地和鄂尔多斯盆地东缘煤层等温吸附参数和解吸压力数据研究,了解吸段数的影响因素及意义。结果表明,此次所提方法能够有效确定煤层气井解吸段数并估算初始解吸效率,煤层气井实际解吸阶段由兰氏压力、兰氏体积和解吸压力决定。兰氏体积增加,解吸阶段减少,解吸效率增加;兰氏压力增加,解吸段数先减少后增加,初始解吸效率先增加后降低。解吸压力越高,煤层气开发经历的解吸阶段越多,初始解吸效率越低。实际解吸阶段是煤层气储层评价的有效参数,沁水盆地南部煤层气井只有1～2个解吸阶段,大部分处于敏感解吸阶段,总体解吸效率较高。鄂东缘煤层气井一般有3～4个解吸阶段,解吸效率整体较低。     

淮南矿区剩余煤层气资源可采潜力分析

在分析淮南矿区煤层气地质背景的基础上,采用含量梯度法、压力—吸附法计算了研究区可采煤层的剩余煤层气资源量,探讨了影响该区煤层气可采潜力的煤储层压力、渗透能力、吸附/解吸特征、含气饱和度、可采系数等因素。结果表明,淮南矿区-1 500m以浅剩余煤层气资源量为2 419.70×108m3,可采资源量为1 102.20×108m3,可采资源丰度为1.98×108m3/km2,属于中等储量丰度的大型气田;区内煤储层为正常压力储层,煤储层渗透率、含气饱和度偏低,但本区可采煤层层数多,在渗透率总体偏低的背景下,区内存在的高渗区,具备煤层气地面开采的基础地质条件。     

吸附–解吸状态下煤层气运移机制

带吸附作用的煤层气运移规律一直是煤层气地质学界关注的焦点问题之一。为研究吸附-解吸状态下的煤层气运移机制,推导了气体吸附-解吸方程并分析了多孔介质扩散-渗流理论,开展了煤层气运移实验并对实验结果进行了分析。研究结果发现:煤体孔隙结构对煤层气运移具有"容阻效应","容储""阻降"二重特性并存构成了煤基质的基本功能;气体运移过程中煤体对CO₂和CH₄吸附能力的差异体现在吸附响应时间、吸附速率增长率、吸附平衡时间和最大吸附体积等4项指标;煤层气运移过程中扩散和渗流两种方式并存,当裂隙及大孔内气体压力较中-微孔隙系统气体压力高时,气体运移速率以渗流为主,否则以扩散为主。