煤层气在低渗透储层中传输非线性规律研究

考虑气体滑脱效应条件下，建立了煤层气在低渗透储层中渗流的数学模型，采用Laplace变换和留数计算方法进行解析求解，得出了气体非线性渗流的压力分布规律，并将其与达西渗流条件计算的结果进行对比分析，结果表明：滑脱效应对气体非线性渗流过程有较大影响，且随着抽气量的增大，其差别越明显。因此，在低渗透储层中进行煤层气资源化开发计算时，应充分考虑到气体滑脱效应对气体渗流的影响。这不仅对于可为煤层气资源开发潜力的评价和开发工程方案的优化提供科学决策依据，而且对于低渗透油气藏工程开发过程中水平试井数据的确定具有重要的参考价值。     

间歇注气抽采煤层气井注气量与采收率分析研究

水力压裂煤层、注气提高煤层气采收率等生产工艺过程中,煤层中流体的运动是多相多组分流体的扩散渗流。假定煤层为孔隙裂隙二重介质,孔隙中只存在吸附状态气相,裂隙是气、水共存空间,孔隙与裂隙之间气体的交换量是渗流场中的质量源。试验研究了质量源与时间和煤层结构的关系,测定了吸附置换速率的衰减系数。应用多孔介质中扩散渗流理论,再运用质量连续方程,导出了多相多组分流体的扩散渗流微分方程。忽略占煤层中气体总量百分比很小的游离状态气体在微分方程中随时间变化,从而求出了单井间歇注气抽采煤层气井在注气过程注气量的近似表达式。分析解表明注入气体流量与注入气体压力和煤层气初始压力之差、竞争吸附置换速率成正比;煤层渗透率越大、煤层气和注入气体的混合粘性越小,吸附竞争置换速率越小和注气抽采煤层气效果越差;注气抽采煤层气工艺适合低透气性煤层。     

流固耦合作用下注气开采煤层气增产规律研究

提高低渗透煤层气产量是我国煤层气开采中急需解决的关键问题,加速煤层甲烷解吸过程的注气增产方法是提高低渗透煤层气产量的有效途径。由于排采降压在孔隙流体压力变化的范围内会引起储层孔隙介质的应力和应变的变化,造成有效渗透率和孔隙度的降低,同时也影响注气和产气的动态参数。研究这些规律,首先建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流的流固耦合模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理。研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压．加速了煤层甲烷的解吸;而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,同时必须重视耦合作用对注气增产造成的不利影响。     

煤层气注气开采多组分流体扩散模型数值模拟

为了解决低渗透煤层气开发遇到挑战,依据双重介质扩散渗流和多组分吸附平衡理论,建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理．研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压,加速了煤层甲烷的解吸,而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,结果表明注气开采煤层气是提高我国低渗透煤层气产量的有效途径。     

中国煤层气产业战略效益影响因素分析

 煤层气产业战略效益是指煤层气产业发展对经济社会的整体贡献,本文从国家能源供需趋势和煤层气产业自身发展条件两个方面对其影响因素进行了讨论.影响中国煤层气产业发展及其战略效益的宏观因素包括经济状况、煤炭生产、洁净能源生产和环境保护三大方面,未来的经济状况是一个不确定因素,未来能源需求注定持续增长,发展新能源和低碳技术将刺激天然气(含煤层气)生产和消费大幅度增长.就细观层次而言,煤层气产量是产业战略效益的核心考量,受到煤层气资源条件及其探明程度、抽采方式与抽采技术、资金投入等因素的影响.中国的煤层气资源非常丰富,但资源探明程度低,煤层气地质条件复杂,既有战略效益释放的巨大空间,又对开发技术创新提出了更高的要求.抽采技术发展水平决定着煤层气产业战略效益可实现的程度,研发重点在于围绕提高煤层气地面单井产量和矿井抽采率两个核心,发展适用于各类地质条件的开发技术.煤层气开发前期投资大,投资风险高,资金回收期长,需从国家层面完善鼓励政策,构建多元化投融资平台.     

煤层气的储层特点研究

作为我国气体能源家族的三大成员之一,煤层气应用广泛且前景良好,其开发利用对于充分利用矿产资源,改善我国能源结构,提高环境质量等都有巨大作用。该文通过对煤层气储层特点、煤储层分布、预测及选区评价、煤储层研究方法及实验技术等方面的系统评述后认为：目前,煤储层地质特征研究和地质评价选区技术、煤层气储层工程技术和储层模拟软件系统基本被我国科研人员掌握,在煤层气储层研究方面取得了一些成果。但我国煤储层的构造复杂,多强烈变形煤层数量多,煤储层多为瘦煤和无烟煤,特点是煤层渗透率低、煤层压力低、在水压裂等强化措施下形成的常规破裂裂缝所占比例低;煤层具有较高的吸附力）的物性特征,且变质程度偏高,高煤级煤（贫煤—无烟煤）占49%,独具＂中国特色＂。     

一种新型的天然气储运技术--NGH

针对天然气管线、LNG、CNG等传统的气、液态气体储运方式普遍存在投资高、难度大等缺点，气体资源需求的扩大也迫切需要新型安全、经济的储运技术等问题，对天然气和水在一定条件下生成结晶状物质(NGH)的特点使得天然气以固态方式进行了研究。结果表明，NGH制备和储存条件温和，分解技术难度不大。与传统储运技术相比，应用NGH技术储运天然气密度高、费用低而且安全可靠，在天然气储运、煤层气开采和矿井瓦斯处理等方面具有很高的应用价值。     

煤层气水合物合成与分解实验研究

天然气水合物储气技术(NGH)是正在研究开发的天然气储存新技术,它比液化方式(LNG)节能并降低成本。为了揭示煤层气水合物生成与分解过程规律,利用实验室大型水合物实验装置研究了表面活性剂(SDS)水溶液体系中煤层气水合物的生成过程以及在水浴条件下分解时的特点。实验结果表明,煤层气在一定温度、压力下与水及表面活性剂(SDS)能够快速生成固态气体水合物,其分解受温度影响明显。这种新方式有助于利用水合物技术储运与加工煤层气,促进煤层气开发与利用。     

深层煤层气压裂技术的研究与应用

水力压裂是煤层气开采最有效的方式,延长矿区深层煤层气井的煤层深度达2000 m左右,由于煤层埋藏深和施工压力高等特点,压裂技术难度大,没有成熟的经验可以借鉴。介绍了延长矿区深层煤层气压裂技术,该压裂技术采用了活性水压裂液、大排量低砂比、脉冲加砂和复合支撑的思路,目前该技术已成功在延长的深层煤层气井上进行了2口井的现场压裂试验。     

煤层气的集输技术研究

本文对山西省临汾市乡宁县的煤层气的集输技术进行理论研究。针对煤层气的形成过程及其本身特点和乡宁县的复杂地势特点,深层次地研究煤层气的集输技术及其如今存在的技术缺陷。本文主要研究适应我国山西省临汾市乡宁县的地面集输技术体系。     

大佛寺煤矿低煤阶煤层气地面开采选区评价

在研究大佛寺煤矿煤层气赋存地质背景基础上,探讨了影响低煤阶煤层气开发的主要地质因素,结合地面煤层气井产气量相关地质因素综合分析,优选了大佛寺煤矿煤层气开发的主控制地质因素指标及次级控制因素指标,采用加权指数法通过计算评价对象的综合得分,以综合得分高低判定煤层气开发优劣区,研究认为,大佛寺煤矿4#煤层煤层气以中等有利开发区为主,主要位于井田中东部,面积约占整个煤层气评价区面积的54%,有利开发区主要位于井田东部,面积较小,约占整个煤层气评价区面积的7.92%,不利开发区主要位于井田西部,面积约占整个煤层气评价区面积的42.04%.评价结果对大佛寺煤矿低煤阶煤层气地面开发有重要参考价值。     

井周煤层气渗流及恒压下煤岩力学特性试验

利用自行研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流试验装置,进行0.5和1.0 MPa煤层气渗流压力、0.5和1.0 MPa煤层气恒定压力条件下原煤样全应力-应变过程三轴压缩试验,研究井周煤层气渗流特征及煤层气渗流与恒压对煤岩力学性质的影响。结果表明:煤岩渗透系数和煤层气流量随轴向应变增加先降低,在屈服点减小到最低点后逐渐增大,最后趋于稳定;煤层气恒压下的煤岩三轴抗压强度、屈服强度、弹性模量显著低于相应煤层气渗流压力下的值;恒定煤层气压力越大,煤岩三轴抗压强度、屈服强度和弹性模量越小;煤层气渗流压力越大,煤岩三轴抗压强度、屈服强度、弹性模量越小;研究结果可为煤层气欠平衡钻井压力控制、固井及储层改造等设计与施工提供技术支持。     

煤层气含量密闭取心测定装置及测试技术

为了解决煤层气含量损失气估算不准的问题,研制了煤层密闭取芯煤层气含量测试装置,该装置采用模块化设计、双筒单动结构,解体性好、便于拆卸和维护,与各种钻机、钻具、泥浆泵、气体解吸仪等设备的配套。在国内2个煤矿区井下试验45组和地面进行2口井的对比试验,密闭取芯测试结果比绳索取芯/传统瓦斯测试结果高出25.35%以上,对于松软和煤体结构较破碎煤层,其测试结果高出绳索取芯/传统测试结果的35.48%以上,密闭取心测试结果将更好。研究表明:煤层气含量密闭取心测试技术革新了煤层气取芯工艺,克服了常规取芯方法的不足之处,缩短了暴露时间,最大限度地避免了甲烷气体损失,简化了测试工艺,提高煤层气含量测试精度;通过现场实践该技术的应用可以提高瓦斯含量测试数据的可靠性。     

煤层气三孔双渗试井分析方法技术研究

我国煤储层普遍具有低含气饱和度、低渗透率、低储层压力和低资源丰度等"四低"特点,煤层气测试获取资料的解释理论与试采结果的符合率较低。针对以上问题开展了煤层气试井与常规试井的异同点进行分析与评价,找出煤层气试井难点。结合煤层气地质特征,开展煤层气试井方法的适应性研究,探索适合煤层气的试井工艺;开展了影响煤层气试井因素的综合分析、研究,提出试井参数优化方法及操作规程,确保取准合格的煤层气试井资料。提出了适用于煤层气的三孔双渗试井解释模型和解释方法,提高了资料处理解释的准确率。     

阜新煤田阜新组煤层气地面开发的条件分析

为解决该区影响煤层气地面井的布设及提高产能问题,通过对阜新煤田煤层气地质、富集机理及刘家区煤层气地面钻井开采资料的综合分析研究,提出了该区煤层气井地面开发和高产能主要受控于煤层的埋深、岩浆岩、水文地质条件、围岩性质和构造因素的影响。并据此提出了该区选择地面煤层气井布设的井与方向。该成果对阜新煤田煤层气的开发利用具有一定的参考价值和指导意义。     

阜新刘家区地质因素对煤层气地面开采的影响

为了揭示煤层气地面开采的影响因素,通过分析刘家煤层气区块煤层气资源条件、煤层气地质条件、煤层气钻井工艺及排采工艺,研究了刘家区块开采取得成功的原因。阜新刘家煤层气藏埋藏适中、煤层多且厚;盖层和断层的封闭作用、岩浆岩的圈闭封阻作用以及变质作用使刘家区块形成了局部富集的小区块。刘家区块依据区内火成岩和断层布局建井,以及根据地质条件合理的进行煤层气钻井和排采工作,是刘家区地面开采取得成功的重要因素。刘家区块煤层气地面开采的成功为其他煤层气区块的地面开采提供了依据和参考。     

煤层气吸附解吸三维应力实验装置开发及应用

煤层气吸附解吸实验是煤层气实验测试的核心内容。针对目前煤层气吸附解吸测试技术存在破坏煤原始结构、不能模拟煤储层地质环境的缺陷,设计开发了新的实验装置,详细阐述了该实验装置的总体结构及各核心单元工作原理;该实验装置经实验测试运行稳定可靠,易操作,可分别在恒温和升温条件下,改变三维应力的不同组合进行煤层气吸附解吸实验。实验结果表明:恒温条件下,煤样吸附甲烷量随孔隙压力升高而增大,煤体卸载及温度升高会大大提高煤体释放吸附气体量。     

煤层气井测试工艺技术

本文论述了煤层气井试气工艺,及DST测试技术和注入/压降试井测试技术的原理,使用DC98GY膨胀式煤层气测试器和SCI-PIP地面控制膨胀式封隔器测试工艺。     

基于MATCHSTICK应变分析煤层渗透率变化

研究煤层的渗透率在煤层气开采的过程中随着孔隙内气体压力降低的变化规律.假设煤层气开采过程中煤层体积不变,研究在应力和煤基质收缩双重作用下,随着煤层内气体压力的降低,MATCHSTICK的应变变化情况,进而分析这种变化对渗透率的影响,并得出了渗透率的变化规律.通过对应变变化曲线与实验及现场生产中渗透率变化曲线的对比分析,验证了应用MATCHSTICK应变变化分析渗透率变化规律的合理性.     

模糊实物期权方法在煤层气项目价值评估中的应用

在煤层气价格和成本均随机的条件下,利用梯形模糊数优化实物期权模型中的相关参数,建立了模糊实物期权模型,给出了煤层气项目投资开发的价值区间,投资临界值区间和临界值可达概率区间,通过数值计算验证了所建模型的合理性与有效性.