基于应变角度分析N_2和CO_2对煤层透气性的影响

为深入了解煤在注入提高煤层气产能的N2、CO2气体后,煤的应变及透气性系数的变化情况,采用实验的方法研究了注入N2、CO2气体后应变的变化及对透气性系数的影响。结果表明:煤对氮气的透气性系数最高,其次是甲烷,再次是二氧化碳。这与煤对二氧化碳的吸附能力最强,甲烷次之,氮气最弱是相一致的,然而,注入三种气体煤样所产生的应变变化比例与透气性变化比例却不尽一致。因此,从应变角度建立的对透气性系数影响的分析模型,对于注入N2、CO2后透气性系数变化的分析适用做进一步研究。     

CO2注入增产煤层气的作用机理

针对CO2注入增产煤层气问题,在分析CO2注入增产煤层气的作用机理基础上,利用已有试验资料分析了煤级、压力、温度和湿度等因素对CO2注入增产煤层气技术的影响.研究表明:温度对注入效果影响不大,而湿度增加能极大的抑制CO2吸附,从而影响CO2注入增产效果.为了取得较好的CO2注入增产效果,煤级应较高,注入煤层埋置深度宜为400～600 m和1100 m～1500 m之间,煤岩的渗透率宜在0.5×10-3μm2～5×10-3μm2之间,且煤岩断裂构造不发育.     

CH_4-CO_2催化重整对煤层气利用的意义及应用原理

煤层气甲烷二氧化碳重整技术（methane catalytic reforming with carbon dioxide to syngas）,即利用煤层气中的混合气体,在催化剂的作用下,使CH4-CO2重新组合生成高热值、高环保的CO和H2。以实现提高能源利用率和减少温室气体排放的目的。     

注CO2前置段塞+N2顶替提高采收率机理

SJ油田为一低渗透油藏,天然能量低。受CO2气源不足以及油井管柱抗腐蚀能力差的限制,持续的CO2-EOR不适合SJ油田的实际情况。鉴于此,一个改进的对策是用N2推动的CO2前置段塞驱代替持续的CO2驱油。本文根据SJ油田先导试验区的流体特征,对比了连续注入CO2驱油和N2推动的CO2前置段塞混相驱油的效果和机理。在注CO2、N2细管驱替效率及最小混相压力实验测试基础上,通过注CO2、N2与地层原油多级接触混相驱机理相态模拟,长细管前置CO2混相驱替+后续N2段塞顶替驱替机理一维数值模拟研究,分析了前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时原油与注入气的互溶情况、气驱界面张力变化规律、气驱过程中C2—C6的中间烃组分在油气两相中的分布、气驱过程中油气两相的黏度以及密度变化。结果表明SJ油田实施前置CO2段塞+后续N2顶替驱油时,后续的N2与前置的CO2段塞不会出现严重的扩散弥散,注气前缘仍能保持CO2的富集并实现稳定的混相驱油即在注气总量相同的情况下,N2推动的CO2前置段塞驱可以获得与持续的CO2驱相同的驱油效果;同时减少了CO2的注入量,从而可减缓CO2长期注入对油井管柱产生的腐蚀。所得认识对CO2驱提高采收率技术的改进和发展具有一定的启发作用。     

CO2煤层注入埋藏意义及原理分析

二氧化碳的煤层处置即CO2-ECBM（Enhanced Coallbed Methane Recovery）技术。主要是通过将收集到的二氧化碳注入煤层。借助于煤基质块的吸附作用将二氧化碳“固定”埋藏于地下。实现减少大气中温室气体的作用。     

氮气隔热助排技术在稠油开采中的应用

1技术原理 （1）氮气性质。氮气是惰性气体，不易燃、干燥、无爆炸性、无毒、无腐蚀性。压缩系数较大（0．291）是二氧化碳的3倍，且受温度影响小，这一特性体现在注入相同体积的气体，氮气可驱替更多的油气，且对蒸汽的热能损失较小。在相同温度压力条件下，氮气的密度比二氧化碳、烟道气的密度小，比甲烷的密度高，但比其他烃类气体密度要低得多，     

注气开采煤层气多组分流体扩散渗流问题研究

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,还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煤层甲烷的分压,加速煤层甲烷的解吸,而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,更易竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量.     

H2、N2、CO和CO2在液体石蜡中的溶解度和传质系数的研究

在机械搅拌高压釜中测定了290．15～513．15K、0．5～4．0MPa范围内H2、N2、CO和CO2在液体石蜡中的溶解度和体积传质系数。结果表明，H2、N2、CO和CO2的平衡溶解度均随着压力的升高而增大，N2、CO和CO2的平衡溶解度随温度的升高而减小，但氢气的平衡溶解度随温度的升高而增加。回归了各种气体的溶解度系数H1与温度丁的关联式。H2、N2、CO和CO2的体积传质系数均随着压力和温度的升高而增大，温度和压力对不同气体的体积传质系数的影响各不相同，氢气的体积传质系数受温度和压力变化的影响较大，二氧化碳的次之，一氧化碳和氮气的变化较小。     

有机/无机复合材料吸附分离CO2的模拟研究

从烟道气中分离二氧化碳对于降低大气温室效应具有极其重要的意义。构造了由聚合物6FDA-1,5-NDA和多孔性二氧化硅组成的有机/无机复合材料吸附剂模型,并用GCMC方法模拟了烟道气[n（CO2）：n（N2）=15：85]在该材料中的吸附行为。结果表明,这种复合材料吸附剂对CO2的吸附量和选择性随着聚合物含量的增加而增加。在相对较低的温度下,复合材料吸附剂对CO2的选择性随压力的升高而缓慢下降,并趋向于一个平衡值;在高温下,吸附剂对CO2的选择性基本不随压力变化。在一定的吸附压力下,CO2和N2的吸附量均随温度的升高而快速下降,但CO2吸附量下降幅度比N2快,导致吸附剂对CO2的吸附选择性随温度的升高而下降。     

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。     

注入增产法提高煤层气采收率的理论探讨

美国Amoco公司开发的注入增产法是一项很有前途的提高煤层气采收率的方法,为此笔者在研究煤对二元气体吸附特征的基础上,探讨了注入增产法的基本原理。结果表明,煤对常见气体的吸附能力由强到弱为：二氧化碳、甲烷、氮气、氢气;煤对二元混合气体总的吸附及对甲烷的吸附均符合Langmiur方程,但在ＣＨ４＋Ｈ２或ＣＨ４＋Ｎ２的吸附系统中,对Ｈ２或Ｎ２吸附时吸附量与压力之间不遵从此关系式,而在ＣＨ４＋ＣＯ２吸附系统中,煤对ＣＯ２的吸附量和压力之间的关系仍可用Langmuir方程定量描述;注入增产法提高煤层瓦斯抽放率是通过注入其它气体使煤对甲烷的吸附量减小来实现的,且注入Ｎ２优于ＣＯ２。     

废弃矿井煤层气来源及赋存状态

废弃矿井中赋存的煤层气作为一种资源逐渐成为人们关注的焦点。其赋存状态与原始状态煤层中煤层气的赋存状态相同,由游离态、吸附态和溶解态构成,游离态占主体,吸附气次之,溶解气最少。分析了废弃矿井煤层气的来源,指出其主要来源有4个：煤柱及残留煤体,临近未采煤层,围岩中的游离气和吸附气,生物成因煤层气;并提出不同地质背景、不同煤阶、不同采煤方法和煤层发育特征决定了废弃矿井煤层气的主要来源和富集程度。     

单相煤层气井底瞬时压力

瞬时压力分析是煤层气勘探与开发过程中获得煤层参数及井筒参数的重要手段,是对煤层气井生产能力的一种测试试验.为了给煤层气勘探和开发提供理论依据,必须对煤层气井井底瞬时压力进行分析.根据煤层气的地质特征及煤层气的产出机理,以多孔介质定常渗流理论为基础,按垂直井、无限大煤层考虑,在一定的假设条件下,建立了平衡吸附单相煤层气的数学物理模型,研究了平衡吸附单相煤层气井底压力与煤层之间的关系,给出了煤层气井底瞬时压力分析方法和步骤,从而可获得有关煤层气参数和井筒参数,为煤层气的开发提供科学依据.     

非平衡吸附单相煤层气井底压力

为了给煤层气勘探和开发提供科学依据，必须对煤层气井井底瞬时压力进行分析。根据煤层气的地质特征及煤层气的产出机理，以多孔介质不定常渗流理论为基础，按垂直井、无限大煤层考虑，在一定的假设条件下，建立了非平衡吸附单相煤层气的数学物理模型，研究了非平衡吸附煤层气井底压力与煤层之间的关系，给出了煤层气井井底瞬时压力分析方法和步骤，从而可获得有关煤层气参数和井筒参数，为煤层气的开发提供理论依据。     

低渗透性煤层注液态CO2置换驱替CH4试验

针对低渗透性煤层瓦斯难以抽采的问题,结合液态CO_2低温、低黏、渗流阻力小、相变增压等特性,提出低渗透性煤层注液态CO_2置换驱替CH_4技术。在韩城矿区桑树坪二号井开展煤层注液态CO_2置换驱替CH_4工业性试验,开发了压注工艺系统,确定了压注关键性参数,判定了CO_2置换驱替CH_4技术效果。试验结果表明:液态CO_2压注时压力呈现波动特性,起始升压速率较快,达到2.5MPa左右时趋于稳定;压注管路瞬时流量为0.6~1.4m~3/h,累计压注液态CO_2为6.0m~3;以压注过程中检验孔内CO_2体积分数为指标,判定试验有效影响半径达到18m。试验区域瓦斯抽采体积分数是原始体积分数的2.5倍,抽采纯量是原始纯量的3.5倍,相比瓦斯抽采效率提高。     

超声波干扰提高煤层气抽放率的机理

为了对超声波干扰提高煤储层渗透率和煤层气解吸率的作用机理进行研究,分析了空化效应对煤储层渗透率的影响.分析了超声波诱发的热效应,会引起煤-煤层气系统温度升高,煤分子和煤层气分子的热运动加剧,动能增大,促进煤层气分子脱附,提高煤层气解吸率.分析了超声波穿过煤储层时的机械作用.因此利用超声波的空化作用、热效应和机械作用等能有效提高煤储层的渗透率,提高煤层气的解吸率,这为煤层气抽放提供了一种新的思路.     

注CO2对不同煤阶煤储层渗透率变化的影响

 研究CO₂注入煤层后与煤中不同矿物发生反应引起的渗透率变化规律,能够为提高煤储层导流能力提供实验支撑。通过对中、高煤阶煤样(屯兰矿、寺河矿)进行氮气吸附实验、矿物成分及渗透率的测试,探讨了注CO₂后,煤中不同矿物与其反应的渗透率变化规律以及渗透率改善效果;基于对初始渗透率、反应时间、改善后渗透率的非线性回归分析,建立渗透率变化模型。研究结果表明:注入CO₂后,由于发生CO₂-水-岩石相互作用,中、高煤阶煤渗透率均随注气时间增加呈现出先增大后减小的规律,寺河矿煤样先达到渗透率最大值,屯兰矿较滞后,寺河矿煤样渗透率改善效果比屯兰矿好。煤层中注入CO₂对初始渗透率过大或过小的煤层都不利于渗透率改善,只有渗透率在0.2×10^-3~0.4×10^-3 μm²的中等渗透率范围内,改善效果较好,渗透率变化模型经实验数据验证较可靠。     

煤层气开发新技术试验研究与探索

针对我国煤气层超低渗透性、低压、低含水饱和度地质特征及煤层气吸附性较强的开发难点,提出把高能气体压裂用于煤层气开发的新技术试验研究与探索.研究思路是以高温高压气体促使煤气层产生和形成较长的多裂缝体系,并伴随较强的脉冲震荡、热作用于地层基质,提高煤气层空隙间的连通性和渗透性,改善解吸环境,促进煤层气解吸和泄气,以提高煤层气井产量.重点论述了此项研究的研究思路、作用机理、工艺设计、可行性等.介绍了现场试验情况,并指出了煤层气开发新技术研究与探索的方向.     

对乌鲁木齐七道湾背斜煤层气中二氧化碳含量较高问题的解决思路

本文笔者针对新疆乌鲁木齐七道湾背斜煤层气中二氧化碳含量较高的实际，从二氧化碳利用的角度，认为从经济效益、社会效益和环保效益方面，开采、开发二氧化碳含量较高的煤层气是可行的。