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.     

注烟道气提高煤层气采收率(CO2-ECBM)的可行性分析

CO2-ECBM技术是随着煤层气资源的大量开采和对温室效应的逐渐关注提出和发展起来的.应用CO2-ECBM技术可以提高煤层甲烷的采收率,为人类提供更多的清洁能源,同时又可以埋藏大量烟道气CO2,减少温室效应,具有环境效益.此外,本文给出案例分析了CO2-ECBM技术的发展前景.     

快速排采对低渗透煤层气井产能伤害的机理研究

我国煤层的渗透率普遍偏低,一般比美国低2～3个数量级,并且煤岩本身具有强压缩性,进而导致我国煤层普遍具有压力敏感性强的特点.山西宁武盆地煤层含气量较高,在10～20m3/t之间,但试采结果并不理想.为了探索该问题,通过建立煤层气井流固耦合数学模型,对煤层气井的降压制度进行拟合,分析煤层气井附近储层降压漏斗的扩展情况和储层压力变换情况.结果表明,过快的排采制度使煤层气井筒附近煤储层在短时间内受到较为严重的伤害,煤层气渗透率急剧降低,阻碍煤储层降压漏斗的扩展,煤层气无法大规模解吸,因而无法形成长期稳定的单井规格产量.     

低煤级煤平衡水条件下的吸附实验

基于13个镜质组最大反射率小于0.65％的低煤级煤样平衡水条件下的高压等温吸附实验,分析了低煤级煤的朗格缪尔常数与平衡水分、煤级、显微煤岩组分、比孔容和比表面积之间的关系,揭示了低煤级煤的吸附特征与中、高煤级煤之间的差异,探讨了低煤级煤的吸附机理。     

陇东地区煤层气井油管柱腐蚀机理研究

煤层气井油管柱腐蚀导致的管柱穿孔和频繁卡泵是制约陇东地区煤层气资源开发的关键因素，确定煤层气井油管腐蚀形貌特征与产物成分，查明其腐蚀机制对于气井管材选型、防护措施改进意义重大。利用扫描电镜（SEM）及二次电子图像（SE）、背散射图像（BSE）对油管柱腐蚀产物膜形貌进行微观表征，采用能谱分析（EDS）标定腐蚀产物元素类型及含量，并通过X射线衍射分析了腐蚀产物的矿相，在此基础上提出本区煤层气井油管腐蚀机理及防护措施：本区煤层气井N80油管钢在高矿化度Cl^-、HCO₃^-地层水环境发生强烈CO₂腐蚀作用，形成多层结构腐蚀产物（FeCO₃）膜，由于腐蚀产物膜与金属基体结合强度低，在井筒流动介质冲刷下易发生剥离，且腐蚀产物膜疏松多孔致密性差，Cl^-易穿过产物膜接触金属基体，形成自催化腐蚀电偶，加速局部阳极溶解，生成大量点蚀坑，加剧了腐蚀穿孔伤害程度。选择含3% Cr油管材、加缓蚀剂（原油）与射孔完井是实现本区煤层气井油管柱整体腐蚀防护的可行措施。     

燃煤在O_2/CO_2方式下SO_2生成特性的研究

研究了合山煤在O2 /CO2 方式下SO2 的生成特性 .结果表明在O2 /CO2 方式下 ,由于燃煤的燃烧特性和钙基吸收剂的煅烧分解特性不同于传统燃烧方式 ,SO2 的生成速度加快 ,生成量较空气气氛下大为减少 ,钙基吸收剂的脱硫率随温度升高而增加 ,表明O2 /CO2 方式有利于钙基吸收剂高温脱硫     

O_2/CO_2燃烧条件下NO_2还原特性的实验研究

为探究O_2/CO_2燃烧条件下NO_2的还原特性,利用固定床反应实验系统,研究了温度、矿物质、灰分以及反应气氛变化对NO_2还原行为的影响规律与作用机理。实验结果表明:NO_2的还原率随反应温度升高而增大,当反应温度大于873K时,NO_2还原反应显著加快;反应温度为1 073K时,NO_2还原率达到90%以上。煤灰中主要的矿物质成分对NO_2还原过程表现出催化促进作用,相应矿物质催化NO_2还原的活性顺序为Fe2O3MgOCaOAl2O3Na2CO3K2CO3SiO_2。准东煤灰中活性矿物质成分含量较高,煤灰对NO_2还原的催化活性顺序为五彩湾煤灰天池煤灰灵新煤灰。此外,O_2/CO_2燃烧气氛中CO体积分数的增加会促进NO_2的还原,高体积分数的CO_2对NO_2的还原有明显的促进作用,而O_2体积分数的增加会在一定程度上抑制NO_2的还原。动力学分析结果表明,O_2/CO_2燃烧中局部高体积分数CO降低了NO_2还原的表观活化能,从而能够促进NO_2的还原。     

超声强化近临界CO_2流体萃取的机理

借助近临界CO2流体中超声空化阈值的基本计算,首先理论上探讨了近临界CO2流体中超声空化阈值随空化泡核初始半径的变化规律,然后应用该规律判断超声能否在近临界CO2流体中产生空化现象,从而揭示超声强化近临界CO2流体萃取的机理.结果表明:近临界CO2流体中超声阈值随空化泡核初始半径的增大而减少,即在其他条件相同的情况下,空化泡核初始半径较大时,超声在近临界CO2流体中产生空化现象相对容易;当近临界CO2流体温度20 ℃、压力5.82 MPa时,超声能在近临界CO2流体中产生空化现象,此时超声强化近临界CO2流体萃取的机理包含空化效应和机械效应;相反,当近临界CO2流体温度20 ℃、压力8 MPa时,超声不能在近临界CO2流体中产生空化现象,此时超声强化近临界CO2流体萃取的机理仅包括超声波的机械效应.     

不可采煤层CO2封存的数值模拟

将CO2注入不可采煤层进行封存(CO2-ECBM)能在封存CO2的同时回收甲烷,因而是一项具有良好前景的CO2处置技术。CO2或者CO2/N2混合气注入煤层后在煤层中运移涉及到多组分气体在煤中的吸附、多组分气体以及气、水两相在煤层中的扩散渗流等过程。基于上述过程,建立了考虑煤基质吸附气体后的膨胀效应、能够描述多组分气体在煤层中吸附/解吸扩散渗流过程的数学模型,并采用数值解法对模型进行了求解,与已有的模拟结果比较表明建立的模型是可靠的;利用该模型研究了煤层渗透率、不同气体差异性吸附膨胀系数、煤对CO2/CH4的吸附比、以及注入气体组成对于CO2封存以及煤层气生产的影响,研究结果可以为CO2-ECBM项目的场地条件选择以及工艺参数的优化提供依据。     

微孔玻璃的制备及其吸附分离N_2/CO_2研究

吸附法脱除二氧化碳的关键在于开发高效的吸附剂.采用溶胶-凝胶法制备微孔玻璃,首先通过控制pH值、乙醇用量、温度等参数来得到适宜的干凝胶,干凝胶在高温下熔融形成玻璃体后,依次进行分相和酸浸析处理后得到微孔玻璃.结果表明:在pH值1~2、凝胶温度50℃、熔融温度1 175℃条件下,可以得到孔径集中在0.7~2.0 nm的微孔玻璃;随着盐酸浓度的升高,微孔玻璃的平均孔径逐渐增大,而孔体积和比表面积则逐渐减小;微孔玻璃对N2/CO2具有较高的吸附选择性,分离因子可达8.4以上.     

基于Maxwell-Stefan双扩散模型的煤层气注气数值模拟

目前煤层气注气数值模拟软件中均以扩展Langmuir模型模拟多组分气体吸附/解吸,以拟稳态单孔扩散模型和Fick定律描述煤层基质中气体扩散,虽然简单,便于应用,但存在较大局限性。以试验数据为依据,评价扩展Langmuir、IAS和2D PR-EOS多组分气体吸附模型可靠性,并建立Maxwell-Stefan双扩散模型模拟气体扩散过程。最后,将双扩散模型与煤储层气水两相多组分渗流模型耦合,利用IMPES方法求解研究煤层气注气过程。研究表明:2D PR-EOS模型预测结果优于扩展Langmuir和IAS模型;注气初期基质中多组分气体吸附和甲烷解吸速率较快,之后逐渐变缓;该模拟方法可以较为准确地模拟煤层气衰竭和注气开发过程,预测煤基质中气体各组分浓度分布,为煤层气注气开发的研究及现场应用提供有效的技术手段。     

影响鸡西盆地煤层气赋存的地质因素

为了掌握鸡西盆地煤层气赋存的影响因素和规律,利用鸡西盆地钻井资料、瓦斯解吸资料、矿井瓦斯涌出量、瓦斯突出事故资料和大量样品测试资料,通过对盆地煤层煤化程度、埋藏深度、储层特征及地质构造分析,得出鸡西盆地内煤层埋藏较深、煤化程度高、生气量较大,煤层储层以微小孔为主、渗透率相对较差、不利于煤层气运移,瓦斯压力接近静水压力、围岩封闭条件较好、节理不发育、故煤层含气量大;构造对煤层气的赋存的影响主要表现在:一级构造单元中的隆起部位不利于煤层气富集,坳陷部位有利于煤层气富集,若坳陷内次级背斜核部缺失穆棱组上部地层含气量小,反之则变大.该成果对鸡西盆地煤层气开发具有一定的参考价值和指导意义.     

井下注气强化煤层气抽采效果的工程试验与数值模拟

为提高特低渗透煤层的煤层气抽采效果,在重庆天府矿业公司850 m深井,采用注入组分为78%的N2的方法,进行了强化注抽煤层气的工业性试验.分别试验了单孔与多孔干扰情况下自然涌出、负压抽采、注气涌出、边注边抽和间歇注气试验.结果表明:在常规抽采达到极限后进行注气,甲烷抽采时间-浓度曲线呈现先上升后下降的单峰波形状态,间歇注抽的甲烷浓度高于边注边抽的甲烷浓度,但衰减较快,注气距离短,长时边注边抽的注抽效果好于间歇注抽效果.注气孔网间距4 m,渗透率1.112×10-4mD的煤层,连续注抽5 d后,抽采率由卸压后负压极限抽采的52.4%提高到58.6%.建立了空气注采甲烷的渗流理论方程,计算了合理的注气孔网间距、注气时间、压力等技术参数,讨论了注气技术方法的适用条件和辅助技术,为推广这一技术提供了工程与理论参考.同时,提出了抽采后注气的变定解条件渗流方程解算的科学问题.     

页岩气开发中吸附 解吸过程的影响及 CO2 驱替页岩气的模拟研究

通过数值建模研究瞬时吸附模型与时间依赖模型对页岩气产量的影响,详细的分析了2种吸附-解吸模式的理论模型.通过ECIPSE进行了多重网格的建模,分别采用瞬时吸附、0.1、1、10、100d几种情况进行了研究,结果表明随着吸附-解吸时间的增加页岩气产量降低.针对近年提出的通过注CO2提高页岩气产量的问题,进行了模拟研究显示CO2注入到储层中后吸附到基质中被稳定的封存在页岩气储层中并且提高了页岩气的日产气量,从理论上验证了该增产方式的可行性.     

阜新盆地刘家区煤层气井产能的主要影响因素

为了获得理想的煤层气井产能,结合几年来阜新盆地刘家区煤层气开发实践,对煤层气主控地质因素进行综合分析,认为影响刘家区煤层气井产能的主要因素为单井控制的煤层气资源量、地质构造、岩浆活动、煤储层渗透率、临界解吸压力、盖层条件和气井施工工艺.提出了煤层气开发的布井原则和有利区块,可对刘家区或其它煤层气开发区选择有利的煤层气井位提供借鉴.     

煤炭、煤层气多元转型是中国化石能源勘探开发与供需之本

化石能源的勘探与开发对中国的快速工业化和经济腾飞做出了重大的贡献。同时面临着对外依存度不断增加和对生态环境的影响。为此不同类型新能源广为提出与试验非常重要。中国能源发展与研究现状表明:(1)中国能源结构为少油、缺气、富煤。而煤乃是未来清洁化石能源开发的源地;(2)煤层气在天然气能源开发与供给中的潜力巨大;(3)煤炭多元转化型能(煤转型能)和煤炭高效利用的轨迹研究说明,21世纪煤层气和煤炭多元转型能必是中国能源匹配中开发供给的主力。     

煤层气赋存和运移规律的NMRI研究

介绍了核磁共振成像技术的成像机理以及在煤层气开采方面的应用,指出储层渗透率是反映煤层气运移规律的重要参数,它与通过核磁共振实验得到的核磁渗透率具有良好的相关性,介绍了求解核磁共振渗透率的计算方法,结果表明采用核磁共振技术对煤层气赋存和运移规律进行实时、定量研究分析更为准确、可靠,因此利用核磁共振成像技术研究煤层气赋存和运移规律为提高煤层气采收率开辟了崭新的研究手段和技术途径,对现场实践具有一定的指导作用。     

煤层气水合物分解动力学实验研究

为了揭示水合物在不同条件下分解特性,通过实验室对水合物样品在常压下不同温度的分解过程,并运用动力学模型对实验数据进行分析,提出了水合物常压分解的理动力学模型,与实验结果基本一致,验证了Kim等的假设,可以用来预测不同温度下水合物分解情况,对水合物加工储运煤层气具有指导意义,将促进水合物储运气体的工业化应用.     

Controllable CO adsorption determines ethylene and methane productions from CO2 electroreduction

Among all CO2 electroreduction products,methane(CH4)and ethylene(C2H4)are two typical and valu-able hydrocarbon products which are formed in two different pathw...