深部煤层气储层微观结构及储渗机理

采用扫描电镜观察了北京大安山煤矿和阜新五龙矿煤层气储层样本的微观结构,分析了煤层孔隙和裂隙的类型、大小、连通等结构特征及结构与煤层气储集和渗流间的关系,运用图像处理技术,基于扫描图片提取并分析了煤层孔隙度.结果表明:北京大安山煤矿煤层气储层样本是典型的低孔隙度、低渗透性储层,以微孔隙、极微孔隙、微裂隙、极微裂隙为主;阜新五龙矿煤层气储层样本是典型的高孔隙度、高渗透性储层,孔隙类型多样,存在大孔、大裂隙,孔隙之间和孔、裂隙间连通性好,十分利于煤层气的渗流和产出;煤层中孔隙较多、孔径适中的结构有利于煤层气的吸附储集,煤层中大孔和裂隙有利于煤层气的游离储集,煤层中裂隙延伸长而宽,孔隙间连通,孔、裂隙相沟通的结构有利于煤层气的渗流和运移.     

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。     

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。     

低渗透煤层注入超临界二氧化碳渗透性试验研究

为了提高低渗透煤层中煤层气的采收率,利用煤岩体典型的双重介质结构特征和超临界CO2具有表面张力为零、粘度低、扩散度和溶解能力强的特性,对超临界CO2注入低渗透煤层煤样的渗透性规律进行试验研究。结果表明：在超临界状态下,煤样渗透率和渗透系数均随有效体积应力的增大呈负指数递减;渗透率随孔隙压力的增大呈指数变化规律,趋势受粘度和孔隙压力之间关系的影响;渗透系数随孔隙压力的增加呈正指数递增规律;渗透率和渗透系数均随温度的升高呈负指数降低规律。此外,在注入超临界二氧化碳后,煤样的宏观和微观上均发现大量网状裂隙带和孔隙带,对提高低渗透煤层渗透性具有良好的效果。     

利用测井技术评价许疃井田煤层气赋存情况

利用补偿中子、双侧向和双井径测井技术评价许疃煤矿煤层、煤层顶底板岩石及裂隙中赋存煤层气情况.该文以许疃煤矿2011-1孔为例,解释了钻孔各含煤层段及裂隙煤层气赋存情况.     

呼和湖凹陷煤层气地质条件及资源潜力分析

通过对呼和湖凹陷煤层样品开展低温氮吸附实验、等温吸附实验和现场含气量测试,结合煤岩煤质和煤层分布特征分析,研究了呼和湖凹陷煤层气地质条件及其资源潜力。研究表明,呼和湖凹陷主要煤层以褐煤为主,变质程度低,储层内微孔和小孔最为发育,具有较大的比表面积及吸附能力,煤层顶底板泥岩厚度较大,研究区水文地质条件简单,有利于煤层气的保存,呼和湖凹陷煤层气资源潜力总体较好。综合考虑煤层厚度、含气性、储层物性、盖层因素和水文地质条件,建立了呼和湖凹陷煤层气有利区评价标准,优选出3个煤层气有利目标区。     

沁水盆地南部3号煤层含气量主控地质因素分析

以沁水盆地南部四个矿区不同深度的3号煤岩样品为研究对象,采用压汞、低温液氮吸附、显微镜和扫描电镜等试验方法对煤样的孔径、裂缝和孔隙连通性、渗透性以及吸附性进行表征,结合研究区的构造特征、储层特征以及水动力特征,研究该地区3号煤层含气量的主控地质因素。研究区处于一个大型复式向斜构造上,3号煤层煤样总比表面积和总比孔容积与煤层埋深呈负向关系。煤岩类型以半亮煤为主,镜质组含量较高,生气能力较强,顶底板密封性较好。盆地接受大气降水,从向斜翼部流向轴部,有效阻止了煤层气的逸散。研究结果表明,该区3号煤层含气量主控地质因素包括:煤岩类型、孔裂隙结构、水动力特征以及顶底板封闭性,煤层气的富集是上述几项地质因素耦合作用的结果。     

峰峰煤田磁西一号勘查区煤层气赋存特征与开发建议

为了明确磁西一号勘查区煤层气赋存的特征与开发的可行性,在矿区煤田地质特征研究的基础上,分析了影响煤层气聚集的各地质因素,通过施工煤层气参数孔,获取2,4煤层的孔隙度、渗透率等储层参数。根据等温吸附实验与含气性测试可知,研究区CH4含量为8.98~12.01 m3/t,煤层含气饱和度在50%左右;勘查区内断层发育,破坏了煤层的完整性而难于形成较大的降压漏斗;尤其是在煤层顶底板附近出现断层时,2,4煤层与奥灰含水层形成水力联系,储层压力难于降到煤层气临界解吸压力以下,难于形成工业气流。从现阶段的工艺技术条件和经济性考虑,研究区近期不适宜进行煤层气的地面开发,而应做好煤层气的井下抽排工作,做到煤与煤层气资源的综合开发利用。     

沁水盆地南部煤层气藏特征

以油气、煤田和煤层气勘探阶段积累的资料为基础,系统探讨了沁南煤层气藏的特征。通过对气藏静态特征（包括煤层空间几何形态、煤层气成分和含量、储层物性、吸附特征、储层压力及封闭条件）和动态过程（包括煤层气形成、运移和聚集）的分析,指出晚古生代的煤层在经历了印支期和燕山期两次煤化作用生成的煤层气,在喜马拉雅期遭受了严重的调整与改造后逐渐形成现今的沁南煤层气藏。直接控制该煤层气藏中煤层气富集程度的因素为顶底板与边界断层。目前的高产煤层气井基本上都位于地下水滞流区。     

贵州省杨柳煤矿煤层气注入/压降测试与分析

基于煤层气注入/压降测试技术对贵州省杨柳煤矿504#工程地质井的4下、5、9号煤层进行了试井测试,测试数据利用SaphirV4.10.06试井分析专用软件进行了分析,求解出的煤层储层参数以及地应力参数合理,为该煤矿的煤层气生产潜能和煤层的开采提供了可靠的参数依据。     

单井间歇注气开采煤层气生产过程分析

描述了注气开采煤层气生产过程,分析表明间歇注气生产模式的增产机理主要是竞争吸附置换,而边注边采生产模式主要是驱替;反映基质孔隙扩散能力的综合传质系数不仅影响煤层气井的生产能力,而且影响矿井煤与瓦斯的突出;建立了单井间隙式注气开采煤层气的扩散渗流数学微分方程组;注气过程和采气过程渗流方程式形式相同,但质量源的流向不同,生产井内的边界条件不同.     

基质收缩效应对含瓦斯煤渗流影响的实验分析

以山西晋城煤业集团赵庄矿和寺河矿的煤层原煤为研究对象,利用自主研制的含瓦斯煤热流固耦合三轴伺服渗流实验装置,通过保持有效应力恒定以消除其引起的渗透率变化,并同时考虑到滑脱效应对渗透率的影响,进行了He和CH4在不同气体压力条件下煤渗透率的平行实验,定量考察了煤基质收缩效应对煤岩渗透率的影响。实验结果表明：1）在低瓦斯压力条件下,煤渗透率表现出较显著的滑脱效应,且随着瓦斯压力的增加,煤样的渗透率呈现出先减小后增大的趋势,赵庄矿和寺河矿煤样的滑脱效应拐点均为0.9 MPa左右;2）当有效应力恒定时,随着瓦斯     

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。     

综采工作面的瓦斯涌出规律及涌出量的预测

根据综合机械采煤的特点和瓦斯流动理论,将瓦斯涌出源划分为煤壁(围岩)瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出、采空区(残煤)瓦斯涌出及上下邻近层(未采分层)瓦斯涌出4个部分。针对现有回采工作面瓦斯涌出量预测计算方法存在的问题,以煤层瓦斯流动理论和实测数据分析为基础,系统的研究了综采工作面涌出源瓦斯的涌出规律,结合综合机械化采煤具有采、装、运连续作业的特点,分别对各瓦斯涌出源的瓦斯涌出量进行预测,进而建立了一种适应性范围广且准确率高的综采工作面瓦斯涌出量预测模型,对制定瓦斯防治方案,进而根治矿井瓦斯具有重要的实际意义。并且运用该模型对潞安集团新建的屯留矿进行了瓦斯涌出量的预测。     

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。     

应力对煤岩渗透率的影响

本文对煤、多孔岩石(砂岩)及裂隙岩石(石灰岩)在不同外载下的渗透率进行了实验研究,得出了不同类型试样的指数型渗透率曲线。本文所做的工作,对于了解煤岩渗流特性,渗流计算,瓦斯涌出量预测以及矿井瓦斯抽放系统设计具有一定参考价值。     

煤层巷道预排瓦斯带的流固耦合效应数值模拟

针对在研究本煤层瓦斯涌出规律时,没有准确方法确定煤层巷道预排瓦斯带宽度的问题,基于瓦斯渗流和煤岩变形理论,建立含瓦斯煤岩体瓦斯渗流方程和煤岩巷道变形场方程,确立了煤层巷道预排瓦斯带流固耦合数学模型,以沁水煤田综掘煤层巷道作为实例进行数值模拟计算,研究得出含瓦斯煤岩巷道损伤的时空演化规律.提出基于示踪原理的实测煤层巷道预排瓦斯带宽度的方法,实测考察与数值计算结果具有一致性.研究提出的方法能够解决煤矿工作面瓦斯涌出量预测精度问题.     

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。     

瓦斯低温等离子体转化制甲醇的可行性分析

矿井瓦斯虽然是煤矿井下开采的灾害因素,但也是一种优质的化工原料,由于它难以加工利用,所以目前放空现象严重,因而亟须开发矿井瓦斯利用的新技术。笔者提出了低温等离子体转化瓦斯直接合成甲醇的研究思路。从低温等离子体转化瓦斯的反应机理入手,围绕矿井瓦斯部分氧化制甲醇的热力学、甲烷等离子体制甲醇的转化机理、实验系统、反应条件和反应能耗特点对矿井瓦斯低温等离子体转化制甲醇的可行性进行了探讨。结果表明,矿井瓦斯低温等离子转化制甲醇在理论上是可行的。该研究可为开发瓦斯利用的新技术提供理论参考。