利用排采数据校正煤层含气量

目前,国内外煤层含气量最常用的测定方法为取芯做解吸实验,逸散气量利用直接法由解吸时间确定。然而在此过程中,最容易引起误差的部分即逸散气量的估算;尤其是取芯时逸散时间未能控制在标准时间内;或者计算含气量时逸散气量没有得到正确校正,都会导致所得含气量结果产生较大误差,从而误导产能评估、开发设计和生产控制。采用逆向思维,利用排采数据求取每口井的产气压力;并与由实验室所测数据和朗格缪尔方程求取的临界解吸压力相对应,求得对应煤层的含气量;然后利用数理统计方法曲线回归建立含气量与深度的函数关系式,进而计算所有煤层含气量,以指导后期的优化、开发和生产。     

基于Langmuir公式的残余气预测方法

针对现场测试中残余气过低和需要快速获取含气量的情况,以残余气预测为重点,总结了现场残余气测试中存在的问题:(1)慢速解吸法测量低煤阶煤层含气量时,残余气量小可能导致常规方法无法获得结果或误差偏大;(2)快速解吸法测试煤层气含气量时,粉碎煤样测试残余气的方式可能造成少量煤层气的散失而使残余气结果偏低.分析了残余气比重的影响因素,以描述吸附过程Langmuir公式为依据,首次提出了用于残余气计算的曲线拟合法,通过与实测数据进行对比分析,认为该方法准确度较高、稳定性高,能够较准确得获得低含气量情况下的残余气,能有效提高现场含气量测试工作效率.     

煤层气储层含气量预测方法

煤层气储层具有极强的非均质性,孔隙结构复杂,主要以吸附气赋存于储集空间内.煤层气储层评价研究方法与常规油气藏截然不同,因此煤层气储层含气量的预测评价是煤层气开发重点要解决的问题.利用地球物理测井技术得到的各类参数成果,与实际测试得到的储层段含气量进行交汇分析,建立多目标多元回归方程,得到含气量预测经验公式.建立煤层气等温吸附模型,利用Langmuir等温吸附方程,计算吸附气含气量.分析研究表明,两种方法皆能对煤层气含气量进行有效预测评价,计算结果相对误差较小.本研究思路及成果可为煤层气含气量预测评价提供参考.     

沁南地区煤层气的解吸特征实验研究

通过对沁南地区煤的等温吸附解吸实验,获得30℃时不同压力点煤的含气量数据,并对实验数据进行数学拟合分析,同时考虑两者之间量纲,进而归纳出沁南地区煤层气的解吸量与压力的关系呈幂指数函数关系。     

CO2在页岩中的吸附解吸性能评价

利用自主设计的页岩中气体吸附解吸实验装置,在不同温度和压力条件下研究CO2在不同页岩中的吸附解吸性能。结果表明:CO2在页岩上的等温吸附曲线属于典型的Ⅰ型等温曲线,可采用Langmuir模型对吸附及解吸数据进行拟合;相同温度下,CO2在页岩中的吸附量随着压力的升高而增大;相同压力下,CO2在页岩中的吸附量随着温度的升高而减小;相同温度压力条件下,CO2解吸过程中存在解吸滞后现象,且解吸附曲线表征的最大吸附能力低于吸附曲线表征的最大吸附能力;CO2在页岩上最大吸附量随有机碳含量增加而增大,随石英含量增加而减小。     

陆相暗色泥页岩含气量及其影响因素探讨——以胶莱盆地水南组为例

为定量表征胶莱盆地暗色泥页岩含气性,对研究区样品进行了等温吸附实验,以及吸附气、游离气含量的定性分析和定量计算,通过对吸附气、游离气含量的计算来确定其总的含气量。泥页岩等温吸附实验结果表明:胶莱盆地水南组暗色泥页岩有机碳含量主要集中在0.27%~2.92%,最大吸附量范围为0.85~1.60 m3/t,且最大吸附量与有机碳含量大致成正比例关系。对胶莱盆地进行含气量分析计算发现:各不同凹陷泥页岩含气量随着埋深的增大总体呈先逐渐增大后趋于平缓的变化趋势,且含气量主要介于0.50~1.80 m3/t,其中以莱阳凹陷水南组泥页岩含气量最大,最高可达1.80 m3/t,莱阳凹陷可作为将来勘探开发的首选目标区。研究表明:有机碳含量和孔隙度是影响页岩气含量最主要的两大因素,有机碳含量越高,孔隙度越大,其含气性越好;但在不同埋深下的吸附气、游离气含气量主要受地层温度和压力的影响,且两者随温度压力的变化而发生相互转化;在一定埋深下,地层中气体吸附解吸可达到一个平衡状态。     

沁南地区煤层气的解吸特征实验研究

通过对沁南地区煤的等温吸附解吸实验，获得30℃时不同压力点煤的含气量数据，并对实验数据进行数学拟合分析，同时考虑两者之间量纲，进而归纳出沁南地区煤层气的解吸量与压力的关系呈幂指数函数关系。     

川东龙马溪组页岩解吸滞后现象实验研究

为了明确页岩气在大压力下的解吸滞后现象以及解吸滞后的影响因素,利用取自川东龙马溪组页岩露头的样品,进行页岩物性测试和吸附-解吸附实验测试。实验结果表明,页岩与甲烷的气固吸附和解吸附等温线不重合,存在明显的吸附滞后现象,且解吸滞后程度与页岩物性参数有关,页岩物性越差,孔隙结构越复杂,解吸滞后环越大。同时应用3种吸附理论模型对实测吸附和解吸附量数据进行拟合,拟合结果表明,相对于Langmuir方程和Freundlich方程,Langmuir-Freundlich方程能够更好地描述页岩气的吸附和解吸附特征。     

胶莱盆地水南组陆相页岩含气量计算

为定量表征胶莱盆地暗色泥页岩含气性,对研究区样品进行了等温吸附实验,以及吸附气、游离气含量的定性分析和定量计算,通过对吸附气、游离气含量的计算来确定其总的含气量。泥页岩等温吸附实验表明：胶莱盆地水南组暗色泥页岩有机碳含量主要集中在0.27-2.92%,最大吸附量范围为0.85-1.60m3/t,且最大吸附量与有机碳含量大致呈正比关系。对胶莱盆地进行含气量分析计算发现：各不同凹陷泥页岩含气量随着埋深的增大总体呈先逐渐增大后趋于平缓的变化趋势,且含气量主要介于0.50m3/t~1.80m3/t,其中以莱阳凹陷水南组泥页岩含气量最大,最高可达1.80m3/t,莱阳凹陷可作为将来勘探开发的首选目标区。研究表明,有机碳含量和孔隙度是影响页岩气含量最主要的两大因素,有机碳含量越高,孔隙度越大,其含气性越好;但在不同埋深下的吸附气、游离气含气量主要受地层温度和压力的影响,且两者随温度压力的变化而发生相互转化;在一定埋深下,地层中气体吸附解吸可达到一个平衡状态。     

考虑有机质含量的页岩吸附气含量计算模型及其应用

为了对压力、有机质含量对页岩吸附气含量的影响规律进行研究,更准确地对吸附气含量进行估算,基于对吸附类型的讨论,通过在储层温度条件下的等温吸附实验,获得不同有机质含量下的等温吸附特征曲线;并根据Langmuir等温吸附理论得到Langmuir体积和Langmuir压力,分析有机质含量(TOC)对吸附气含量影响特征。在此基础上,利用球状模型和反正切函数形式拟合等温吸附特征以及TOC与吸附气含量的线性关系,建立吸附气含量计算模型,并以四川盆地下志留统龙马溪组3口井的多组岩心样本数据为例,对比岩心刻度后的模型计算结果与解吸气量,对模型的准确性进行验证。结果表明该模型精度较高,相关系数达到93%以上,对页岩吸附气量和含气量评价具有一定的现实指导价值。     

煤层气井产能影响因素分析

煤层气的开发和利用十分重要,煤层气产能研究对合理开发煤层气具有指导意义。在煤层气理想模型基本假设基础上,建立计算产量所需的各参数的方程。结合产量计算方程和静态物质平衡方程推导出产能预测解析模型;并分析了朗格缪尔体积常数、临界解吸压力、煤层渗透率以及单井控制面积对产能的影响。结果表明朗格缪尔体积常数的大小直接影响着煤层的含气量。临界解吸压力的大小直接影响煤层甲烷解吸的时刻。煤层渗透率影响产量峰值出现的时间。单井控制面积影响产量峰值大小。     

煤层气等温吸附曲线形态对产气量的影响

为了了解煤储层Langmuir压力和Langmuir体积参数以及临界解吸压力对煤储层气产量的影响,通过对Langmuir方程的分析,利用储层数值模拟的方法,研究了Langmuir参数与气产量的关系。结果表明:气产量与煤储层本身的性质参数Langmuir压力和Langmuir体积有关。在开采初期,Langmuir压力和Langmuir体积越大,对产气越有利;而在开采后期,Langmuir压力越小,对产气越有利。该成果对本身性质不同的煤储层的煤层气产量的预测具有一定的参考价值和指导意义。     

清洁压裂液对煤岩储层伤害的实验评价

压裂液进入煤层后会带来一定的伤害,影响煤层气的产量。通过实验研究了清洁压裂液对煤层气解吸扩散和渗流的伤害机制。以沁水盆地煤岩为实验样品,利用自主研究的煤岩解吸装置和全模拟流体模拟微观分布实验系统,测试了清洁压裂对煤岩解吸量和地层水渗透率的伤害程度。研究表明,清洁压裂液对煤岩渗透率的伤害为30%,对煤层气解吸量的伤害率为24%,并且推迟了煤层气开始解吸的时间,降低了解吸的速率。通过电镜扫描、润湿性等测试,明确了清洁压裂液对煤岩的伤害机制。     

考虑解吸作用的低渗透煤层中双重介质渗流理论研究

根据煤层低渗透和赋存特征,考虑启动压力梯度及解吸的影响,建立了煤层非稳态窜流方式的双重介质渗流模型。利用基于delaunay网格的有限体积法(FVM)对模型进行求解,得到了双重介质低渗透煤层试井理论曲线,并分析了模型在不同地质参数情况下的双对数曲线的特征。结果表明:基质储能系数越大,对生产越有利。只有当压力梯度大于启动压力梯度时,流体才能流动。解吸现象的存在延缓了煤层中压力波的传播,因此煤层气(CBM)开发早期需要缓慢排水,尽可能将压力降落传播到较大范围形成面积降压,有利于提高CBM的最终采收率。     

煤储层物性对甲烷解吸及采出的影响

影响煤层气解吸采出的诸多因素作用于煤储层,体现为煤储层允许煤层气扩散渗流或导流的能力,所以在研究气体解吸特性时煤储层自身的物性值得重点探讨。基于这一点,对比研究了高低煤阶煤的物性差异,探讨了其对气体解吸采出的影响。研究表明,低煤阶煤分子结构较松散,孔隙度高,高煤阶煤分子结构紧密,孔隙度低,降压解吸过程中低煤阶煤物性变好,高煤阶煤物性变差。罐装煤样解吸和室内模拟实验揭示,物性是决定气体解吸的关键要素,这也是低煤阶煤储层含气量低但仍具有很大开发潜力的根本原因。低煤阶煤层孔渗较好,压降传播快,在开采过程中可形成自卸压效应。高煤阶煤层孔渗较差,压降传播慢,为了提高单井产量必须采用大型压裂或分支井技术等措施。     

褐煤储层含气量计算

因我国褐煤中煤层气赋存特征认知程度较低,影响了较低煤级煤层气的开发,褐煤中含气量的研究显得尤为关键。基于此,文中对采自内蒙古海拉尔盆地4个褐煤H1,H2,H3,H4样品进行煤岩煤质分析,25℃平衡水等温吸附实验。计算埋深在400～2 000 m吸附气含量;模拟在储层温度、压力、矿化度、密度条件进行甲烷溶解度的测定结果表明甲烷溶解度随压力、温度的同时增加而增大(低于80℃),基于实验结果,计算了不同埋深(温度、压力)下褐煤储层的水溶气含量;测定4个褐煤样品孔隙度,根据马略特定律计算游离气含量。由吸附气、水溶气及游离气含量计算褐煤含气量。结果表明,埋深小于1 000 m的褐煤含气量随埋深增加而增大;埋深大于1 000m随埋深增加而减少。H1含气量较低,H2,H3,H4含气量较高,400～2 000 m埋深的褐煤含气量介于2.57～6.99 m3/t之间,且均随埋深增加而增大。含气量中吸附气、水溶气、游离气含量比例分别为78.7%,9.3%,12.0%.     

煤层气解吸扩散渗流模型研究进展

对煤储层基质孔隙分类、煤储层中气水变化特征、基质孔隙中甲烷的动力学行为、煤层气解吸模型、扩散模型、渗流模型和产气模型进行了综述和评论．认为煤层气生产过程吸附气变为解吸气．少量的解吸气溶解并在储层孔隙水中扩散．大量的解吸气聚集成泡和成柱并在煤基质孔隙中的非达西渗流、自由气从煤基质孔隙至割理．裂隙系统的窜流、自由气从煤基质孔隙至井筒的非达西渗流（仅限低煤阶）、及自由气从割理．裂隙系统至井筒的达西渗流过程．可为煤层气开发提供理论依据,为煤层气数值模拟提供理论基础,对煤层气产气规律的认识具有指导意义．     

煤层气藏地面勘探开发选区灰色模糊评价

采用灰色关联分析方法确定了评价指标的权重,利用多级和梯形隶属度函数确定了指标的单因素评价,建立了煤层气资源地面开发选区模糊综合评价模型.利用Matlab编制了CBMES(coalbedmethaneevaluationsystem),对辽宁省7个主要煤田煤层气地面开发可行性进行了模糊综合评价.根据评价结果,各评价指标中煤层渗透率和含气量所占权重较大,其他指标权重由大到小依次为:煤层厚度、煤级、资源量、资源丰度、煤层压力、埋深.辽宁省各煤田煤层气开发可行性为:阜新煤田>铁法煤田>抚顺煤田>红阳煤田>沈北煤田>康平煤田>南票煤田,评价结果与实际开发情况吻合较好,证明了所建立模糊综合评价模型的合理性.     

地球物理场对煤吸附瓦斯特性的影响

研究含瓦斯煤层所处的地球物理场对煤瓦斯吸附特性的影响,对煤矿安全开采、煤瓦斯的抽放利用以及煤瓦斯突出的预测预报具有重要意义。笔者总结了地球物理场对煤吸附瓦斯特性的影响,认为地电磁场对煤瓦斯吸附作用机理还有待进一步的研究。并重点探讨了在交变电场作用下煤的吸附特性。利用容量法对3种不同煤样在交变电场作用下的吸附特性进行了实验研究。结果表明：交变电场的作用,并没有改变煤表面的化学性质和物质成分,煤地吸附和解吸仍很好地遵从Langmuir方程和二常数经验公式,并且由于交变电场作用使煤的表面势能增大和焦耳热效应使煤体温度增高,从而减弱了煤的吸附能力,减缓了解吸过程。     

Displacement desorption test of coalbed methane and its mechanism exploring

Through the test of CH4 displaced by CO2 using the coal sample as the adsorbent, this paper has found the coalbed methane (CBM) displacement desorption phenomenon under the natural conditions and CBM mining conditions. With the help of the adsorption theory of the modern physical chemistry and interfacial chemistry, the CBM competitive adsorption and displacement desorption mechanism are intensively discussed, and a new path for studying the CBM desorption mechanism in the CBM exploitation process is explored.