Aspen Plus化工流程模拟软件学习和使用的几点体会

Aspen Plus是一款功能强大的集化工设计、动态模拟及各类计算与一体的模拟软件。介绍了Aspen Plus化工流程模拟软件的学习方法和使用的几点体会,化工流程软件的应用提高了学习兴趣,加深了对相关专业课程的理解和实践动手能力。同时Aspen Plus软件模拟比较接近实际工况,使化学工程与工艺专业的课程设置和学习内容更符合社会实际需要。     

渝东南地区海相页岩有机质孔隙发育特征

有机质孔隙是高—过成熟海相页岩主要的气体储集空间。基于四川盆地东南部(渝东南地区)五峰组—龙马溪组页岩研究,将有机质划分为干酪根和沥青两种基本类型,其中,干酪根可进一步划分为无结构型干酪根和结构型干酪根两种类型,沥青可划分为固体沥青和复合有机质; 根据有机质孔隙的分布和发育特征,将其划分为干酪根内孔隙、海绵状孔隙和气泡状孔隙3种类型。通过扫描电镜实验和ImageJ软件提取有机质孔隙,结合圆度、凸性、伸长率、分形维数等孔隙形态参数分析不同类型有机质孔隙发育特征。结果表明:①随总有机碳的增加,有机质面孔率逐渐增加; ②当总有机碳低于2%时,随总有机碳的增加,平均孔径、分形维数逐渐减小,有机质孔隙趋于均一; 当总有机碳高于2%,随总有机碳的增加,平均孔径、分形维数逐渐增大,有机质孔隙趋于复杂; ③无结构型干酪根有机质孔隙以微孔(孔径小于25 nm)和小孔(孔径为25～100 nm)为主,发育少量中孔(孔径为100～1 000 nm); 结构型干酪根有机质孔隙以微孔为主,小孔其次,中孔发育较少; 沥青有机质孔隙以小孔为主,发育部分中孔和大孔(孔径大于1 000 nm); ④与沥青有机质孔隙相比,干酪根有机质孔隙圆度、凸性较大,伸长率较低; 但由于干酪根有机质孔隙的平均孔径较小,小孔含量高,分形维数相较于沥青偏高。     

页岩油吸附与游离定量评价模型及微观赋存机制

页岩油的赋存状态影响其可动性及可采性。为了定量评价不同赋存状态页岩油含量（吸附量与游离量）及其比例，建立了一系列数学模型，初步形成了页岩油吸附与游离定量评价理论框架，可用于分析：①非饱和吸附状态（0<p/p₀<1）下单组分烃的吸附量与游离量；②饱和吸附状态（p/p₀ ≥ 1）下单组分烃和混合烃（残余油）的吸附量与游离量及其比例。模型综合考虑了页岩油微观赋存特征（吸附相与游离相密度、吸附相厚度）、页岩孔隙微观结构（形态、大小、孔体积、比表面积）以及页岩储层物性（孔隙度、含油饱和度、视密度）。基于模型并结合中国东部湖相页岩油靶区（以东营凹陷为例），初步揭示了页岩油微观赋存机制，认识到：①页岩油吸附量与游离量及其比例受多参数综合影响；②当孔径小于约50 nm时，孔隙大小对吸附油和游离油含量及其比例影响较为显著；当孔径大于约50 nm时，孔隙大小影响较弱，此时游离油量依赖于含油孔体积。     

我国煤层气分布赋存主控地质因素与富集模式

我国煤层气分布和富集受多种地质因素控制,就煤层含气性主控地质因素的地质构造条件、煤层埋藏深度、水文地质条件、沉积环境、煤层物性和岩浆活动等6个方面进行了系统研究。结果显示构造沉降作用、水力封堵和水力封闭控气作用、逆断层以及向斜核部有利于煤层气赋存;构造抬升作用、水力运移逸散作用、正断层、背斜核部以及陷落柱不利于煤层气赋存;随煤层埋深增加,煤层气吸附量逐渐增加,临界埋深之后吸附量开始降低;煤层顶、底板厚度越大,岩性越致密,越有利于煤层气保存;煤层气含量与煤厚呈正相关性。根据各地质因素的影响程度,煤层气分布赋存可概括为"多因素综合控制"和"多因素影响、某一两个因素主控"2种类型。     

华北地区不同变质程度煤的物性特征及成因探讨

通过对采自华北9个矿区10块煤岩样品进行了镜质组反射率测定、显微组分分析、比表面积测试、显微裂隙统计和甲烷等温吸附试验,分析了不同变质程度煤的物性特征,并结合华北煤的变质背景,探讨了其物性差异的形成原因。研究发现,煤的变质程度和变质类型影响煤的显微组构、孔隙结构和裂隙演化规律,这是造成煤物性差异的主要原因。微观分析表明,煤在不同的变质阶段,其大分子结构发生一系列变化,造成煤的比表面积和吸附能力的大小呈现规律性的变化。     

高阶煤层气储层非均质性及其定量评价——以沁水盆地南部郑庄区块为例

煤储层非均质性影响煤层气开采。以沁水盆地南部郑庄区块3#煤层为例,开展高阶煤层气储层非均质性研究。采用变异系数定量评价了煤储层物性参数（含气量、吸附时间、宏观和显微裂隙密度）和煤岩学参数（显微组分和最大镜质体反射率）在储层纵向上的非均质发育特征。结果表明：煤储层参数层内非均质程度由强至弱依次为吸附时间（平均变异系数0.5246）、矿物质含量（0.4665）、总显微裂隙密度（0.4381）、总宏观裂隙密度（0.3143）、惰质组含量（0.2473）、镜质组含量（0.1125）、含气量（0.0877）和最大镜质组反射率（0.0135）。其中,吸附时间、矿物质含量和裂隙密度层内非均质性较强,是需要重点评价的储层参数。研究成果为煤层气储层非均质性的精细刻画以及定量评价提供了新的思路。     

地震技术在煤层气储层研究与物性预测中的应用

随着我国对煤层气勘探开发的重视,煤层气储层的研究也越来越重要,特别是对煤层气储层内部结构特征的精细描述和刻画,以及对煤储层的含气性和渗透性预测,已成为研究的热点问题。由于煤层气藏自身所具有的独特特征,使得常规物理勘探方法难以对煤层气储层进行有效的研究,而地震技术则显示出其巨大优势。如利用地震技术解释煤储层构造;地震属性分析的方法研究薄煤层厚度;叠前AVO反演技术、叠前弹性阻抗(EI)反演技术和叠后波阻抗(AI)反演技术对煤储层含气性的预测;叠前方位AVO反演技术和地震反射层的曲率属性分析技术对煤储层渗透性的预测。经研究及实践表明,地震技术在煤储层研究中的效果明显。     

煤储层水力压裂破裂压力影响因素数值模拟研究

为提高煤层气井的压裂效率,通过利用ANSYS有限元软件,模拟了煤层气井压裂过程中的降低煤层破裂压力的各种途径和方法,研究建立了套管射孔完井的应力计算模型,并计算了模拟煤岩破裂压力,分析了射孔长度、孔径、煤岩的泊松比与杨氏模量、地层深度等对煤岩破裂压力的影响。模拟结果表明,当射孔长度和射孔孔径分别控制在1 m左右和15 mm左右的情况下,有利于降低煤岩的破裂压力;较低的煤岩泊松比在一定程度上有利于减小破裂压力;煤岩杨氏模量对破裂压力的影响不大;而煤层的深度越大,其破裂压力受水平主应力差的影响越小。     

煤岩气相渗透率变化类型及判别模式

煤岩气相渗透率变化类型具有多样性。针对我国32个煤矿的不同变质程度煤岩样品(制备54个岩心柱),开展气相(CO2)渗透率动态变化规律研究,基于气体反弹压力和渗透率伤害率2项指标,划分了煤岩气相渗透率变化类型;结合煤岩煤质数据,建立了渗透率变化类型判别模式。我国煤岩气相(CO2)渗透率变化主要表现为下降型、反弹型和上升型3大类,包括8个小类;通过最大镜质组反射率—初始渗透率、惰镜比(惰质组含量与镜质组含量之比)—初始渗透率、固灰比(固定碳含量与灰分产率之比)—初始渗透率和惰镜比—固灰比交会图法,可有效识别煤岩气相渗透率变化类型,为优选有利的煤层气开发储层提供依据。     

气体滑脱及有效应力对煤岩气相渗透率的控制作用

动态的煤储层渗透率影响煤层气的开采,已引起广泛关注。针对6块采自沁水盆地南部煤矿的无烟煤样品,测试了4.3MPa围压条件下煤岩气相(氦气)渗透率变化特征,基于气体滑脱及有效应力效应分析进一步探讨了渗透率变化的控制机理。结果表明,气体压力降低过程中:①渗透率呈现“先降低后升高”的变化趋势,转折点进口气体压力约为1.9MPa(对应于平均气体压力1.0MPa);②平均气体压力小于1.0MPa时,氦气产生滑脱现象;③渗透率—有效应力之间呈近似负相关关系;④进口气体压力大于1.9MPa时,为有效应力负效应作用阶段,导致渗透率降低;进口气体压力降至1.9MPa以下时,有效应力与气体滑脱效应同时作用,此阶段气体滑脱正效应强于有效应力负效应,引起渗透率升高。 