煤层气有限导流压裂井的压力动态分析

针对煤层气产出过程中的降压,解吸,扩散,渗流等特点,应用非稳态解吸模型;研究了煤层气在基质和割理中的单相流动;建立了新有有限导流压裂井评价模型;讨论了裂缝壁面表皮系数,吸附系数,裂缝储容系数和窜流系数对压力动态的影响;分析了煤层气压裂井的压降典型曲线特征和参数估计方法,从而为煤层气藏开发提供了可靠的数据。     

超声热效应促进煤层瓦斯解吸扩散数值模拟

以声场声能转化为热能,提高煤层系统的温度,改善系统的解吸一扩散为基础,将煤样假设为含有大孔隙和微孔隙基质的双重孔隙结构,引入温度对微孔隙扩散系数的影响,提出了利用温度梯度扩散模型建立超声热效应促进煤层瓦斯解吸—扩散的热平衡方程和物质平衡方程,应用Matlab工具实现了声场促进煤层瓦斯解吸扩散的数值模拟。对有无超声作用下,煤层瓦斯解吸一扩散的数值模拟分析得出:超声热效应可以明显地提高煤样的温度,增大微孔隙扩散系数,提高大孔隙游离气的动态百分数,降低微孔隙中吸附气的动态百分数。为超声波促进煤层瓦斯解吸—扩散,提高煤层瓦斯抽采率提供了分析的理论基础。     

等温吸附曲线方法在煤层气可采资源量估算中的应用

在缺乏煤层气井生产资料的情况下，为了合理利用我国煤田地质勘探中煤层气解吸法所测的煤层气含量，使其计算的煤层气资源量与可采资源量更为接近，根据煤层气解吸特征，煤储层等温吸附特征，通过计算解吸系数，求取煤层气的解吸率．利用等温吸附曲线与煤层气临界解吸压力的关系，估算出煤层气临界解吸压力，并结合煤层气井的枯竭压力，估算出煤层气采收率，进而获得煤层气可采资源量．结果表明，残余气在煤层气开采时基本上是不可能获得的，另外由于生产技术的原因，参考国外煤层气实际生产情况，井深结构所能达到的最低储层压力之下的煤层气也基本上不能被采出．因此通过解吸系数法校正、等温吸附曲线法校正后，计算的煤层气资源量更能反映煤层气的可采潜力．     

煤层气低速非达西渗流解析模型及分析

基于渗流理论中质量守恒和动量守恒方程,建立了考虑煤层气解吸效应和低速非达西渗流特征的渗流数学模型,推导出全新的煤层气低速非达西径向流压力分布解析解和产能方程,定量计算后对低渗透煤层气产能低和储层难以有效动用进行了理论分析。研究结果表明:1)拟启动压力梯度每增加1kPa/m,储层有效动用半径下降约30%,因此拟启动压力梯度的存在使得井筒外围储层难以有效动用,对煤层气开发影响较大;2)解吸能力每增加1倍,煤储层的有效动用半径增加15%左右,因此煤层气开采过程中储层解吸能力越强,压降效果越好,储层波及范围则越大.     

煤层气采收率预测方法研究及应用:以韩城矿区为例

准确预测采收率是开发方案调整和矿场措施实施的重要依据,但煤层气采收率计算尚无成熟的方法。在调研国内外文献基础上,对解吸实验法、等温吸附曲线法和物质平衡法进行改善,在解吸实验法中考虑井网密度和煤岩非均质性,在等温吸附曲线和物质平衡法中通过理论推导提出废弃压力的确定方法。     

非低阶煤煤层气解吸关系式研究

煤层气的解吸作用的研究可以较好的预测产气量和气量持续的周期。通过对数个地区煤储层的较为活跃煤层气进行了吸附解吸实验,其结果表明煤层气的降压解吸的数学表达式服从 的数学模型,在煤层气井排水降压过程中,采用此模型对煤层气解吸量的计算,揭示了降压解吸滞后是由于剩余含气量c的存在,解吸量与最大含气量a线性相关,最大解吸率为c/a,生产上要提高解吸量只能通过改变b值。通过两口垂直井、两口水平井的排采实践得到验证。     

考虑井间干扰的煤层气井动态预测方法

为了简便准确地计算多井开采条件下的煤层气井单井动态参数,考虑煤岩基质自调节效应时的裂缝孔隙度变化,建立了用于求取平均地层压力的煤层气藏气水两相物质平衡方程.在封闭煤层气藏中,引入形状因子,根据等产量两汇原理,应用汇源反映法得到了考虑井间干扰条件下的煤层气井产气量与产水量的计算式.通过与物质平衡方程结合,形成气井动态预测方法,能够快速有效地预测煤层气井的平均地层压力及产量的动态变化.将此方法应用于陕西某煤层气藏,对比不同井距条件下的生产参数.结果表明:一口井生产10a左右产量达到最大值,约为3 000m3/d;两口井在200m最优井距条件下,单口气井在7a左右产量达到最大值,约为4 180m3/d.     

河流溶解性物质解吸数学模式比较与分析

针对河流溶解性物质侵蚀时的界面解吸过程,总结了计算可溶性物质解吸总量时最具代表性的稳态模型,包括Herry模型、Langrauir模型、Freundlich模型和表面络合模型,并运用以Ca2+为可溶性物质特征离子的静态试验成果,验证了上述各种模型的有效性.通过比较和分析发现,由于可溶性物质在解吸和吸附时初始赋存状态的差异,这些模型都未有考虑可溶性物质解吸时的扩散过程.最后,对溶解性物质的解吸模式进行了分析,指出溶解性物质解吸是扩散与离子交换综合的过程;并在此基础上,对现有模型进行了改进,把可溶性物质解吸总量分成扩散总量和离子交换总量两大部分.     

河南省下二叠统山西组二1煤煤层气储层描述

从煤厚、煤岩组成、煤级、煤体结构、裂隙系统、渗透性、吸附/解吸特性等方面对河南省的主可采煤层二1煤的煤层气的储层特征进行了详细论述.指出镜质组含量较高、割理比较发育、外生裂隙发育适中的原生结构煤和碎裂煤渗透性最好,是最有利的储层;外生裂隙发育适中的无烟煤是有利储层;碎粒煤为不利储层;糜棱煤为不可开发储层.临界解吸压力较高、含气量较高的中煤级煤分布区是煤层气勘探开发的首选地区.     

河南省下二叠统山西组二_1煤煤层气储层描述

从煤厚、煤岩组成、煤级、煤体结构、裂隙系统、渗透性、吸附／解吸特性等方面对河南省的主可采煤层二１煤的煤层气的储层特征进行了详细论述．指出镜质组含量较高、割理比较发育、外生裂隙发育适中的原生结构煤和碎裂煤渗透性最好,是最有利的储层;外生裂隙发育适中的无烟煤是有利储层;碎粒煤为不利储层;糜棱煤为不可开发储层．临界解吸压力较高、含气量较高的中煤级煤分布区是煤层气勘探开发的首选地区．     

注二氧化碳提高煤层甲烷采收率的实验模拟

针对我国煤层气开发中存在的产气率低、回采周期长的问题，开展了注二氧化碳驱替煤层甲烷的实验模拟研究．根据实验数据，利用扩展Langmuir方程计算了驱替过程中CH4组分的产出特征，并与纯CH4的解吸过程进行了比较．结果表明，在CO2驱替实验中，CH4在单位压降下的解吸率，明显高于纯CH4解吸时单位压降下的解吸率．其中晋城煤层CH4单位压降下的解吸率提高了150%，潞安煤层CH4单位压降下的解吸率提高了270％．由此可见，采用二氧化碳注入技术，可以显著提高煤层甲烷的采收率．     

用常规黑油模型模拟煤层气开采过程

流体在煤层中的传输机理由两部分组成,气体在煤内表面解吸,并通过基岩和微孔隙扩散进入裂缝网络中。若岩块表面甲烷气体的释放速度比气,水相在煤层割理中的流动速度快得多,那么在模拟煤层气开采过程时,解吸动能可以不考虑,根据这个假设可认为：在给定压力下煤层吸附的甲烷气体量类似于相应压力下溶解在原油中的气体量,煤层中的朗格缪尔等温曲线可视为常规黑油油藏中的溶解气油比曲线。若将煤层表面的吸附气作为不流动油中溶解气来处理,那么可用常规黑油模型描述煤层气,而不需要对模型源码做会何修改,基于上述思路,用黑油模型模拟煤层气开采过程,并与用煤层气模拟软件（COMETPC）的计算结果进行了比较,趋势非常接近。     

非低阶煤煤层气解吸关系研究

煤层气解吸作用的研究可较好地预测产气量和气量持续周期。对当前数个煤层气勘探开发较为活跃地区的煤进行了吸附解吸实验,通过对实验数据拟合分析,得到煤层气降压解吸服从数学模型Vd=adbdp/1+bdp+c。在煤层气井排水降压产气过程中,采用此模型对煤层气的解吸量进行计算,揭示了降压解吸滞后是由于剩余含气量c的存在,解吸量ad与最大含气量amax线性相关,最大解吸率为c/amax,生产上要提高解吸量只能通过改变吸附系统吸附热与解吸速率。通过2口直井与2口水平井的排采实践对本文研究结论进行了验证。     

煤层气运移分馏机理初探

煤层气的分馏效应是指运移过程中气体组份和同位素值发生变化的现象.分馏机理的探讨对煤层气的运移聚集具有重要指导意义.本文以吸附势理论为指导,以等温吸附实验数据为依据,对甲烷碳同位素和多组分气体分馏机理进行了探讨.确定了4种分馏机理的存在:(1)解吸-扩散-运移不仅造成甲烷碳同位素分馏,而且造成多组分气体分馏.13CH4因其吸附势普遍高于12CH4而具有优先吸附、滞后解吸的特征,12CH4更容易发生运移分馏.二氧化碳与甲烷相比,具有优先吸附、滞后解吸的特征,特别是在高压下,甲烷具有强的分馏效应;(2)发生在地下水径流带的溶解作用使得13CH4被优先溶解并被运移至滞留区聚集,12CH4保留在原地;(3)浅部次生生物气的产生造成甲烷碳同位素变轻的假象;(4)高温裂解气的生成造成甲烷碳同位素变重的假象.4种分馏效应都引起浅部甲烷碳同位素变轻,深部变重,这已为众多的实例所证实.     

Theoretical method for calculating porosity and permeability under self-regulating effect

In order to study the effect of stress-sensitivity and matrix shrinkage on coalbed methane production, equivalent matrix particle model is proposed considering the process of adsorption and desorption. Calculating mathematical models for calculating porosity and permeability which considered matrix shrinkage by combining diameter model and desorption were established. The calculations of porosity and permeability under self-regulating effect were obtained by combining traditional stress-sensitivity equations. The changes of porosity and permeability in different reservoirs were calculated and analyzed through a variety of basic parameters. The results show that high coal rank reservoir has the biggest range ability of porosity and permeability under the same pressure difference conditions, followed by the middle rank and the low rank. The research observed the positive relationship between stress-sensitivity and declining period of porosity and permeability in low rank coal reservoir, and the inverse relationship between matrix shrinkage and declining period of porosity and permeability. The stronger the matrix shrinkage is, the earlier declining period and rise period will occur.     

程序控温吸附法对分子筛扩散性能的研究

提出了研究气体分子在沸石分子筛晶内孔中活化扩散的抛物线降温吸附法,经理论推导得到了计算晶内活化扩散动力学参数的基本公式,同时解决了降温过程中吸附动力学参数的计算问题。在前人工作的基础上,对研究多孔物质扩散性能的 TPD 公式加以改进,使其能够适于沸石分子筛的晶内活化扩散研究。对实际体系的研究结果表明:当采用抛物线降温吸附法对沸石分子筛进行研究时,可根据一次实验的数据,经一次回归计算得到气体分子在沸石分子筛晶内孔中的活化扩散动力学参数及吸附动力学参数,能够方便地进行活化扩散及吸附的研究,并可结合 TPD 数据进一步说明扩散和吸附所具有的特性。