不同煤体结构煤储层煤层气排采中渗透率变化规律研究

通过不同煤体结构煤三轴应力条件下渗透率实验,结合煤层气井产气情况,分析了排采过程中渗透率的变化规律。研究结果表明:在轴压和围压一定时,孔隙压力降低,煤储层渗透率先减小、后增加;碎软低渗煤层由于机械力学强度小,前期伴随着液面下降,破碎煤粒之间的粒间孔隙急剧闭合,造成煤层渗透率大幅度减小,后期煤体收缩效应改善渗透率作用较原始结构煤层缓慢。研究认为,煤层气井应采用分段控压、稳步降压的排采方法,使煤储层裂隙与孔隙保持一定的张开度,抵抗煤基质变形,以减缓有效应力对渗透率的损坏,增大供气面积,保证煤层气充分解吸,提高产气量。     

CO_2注入煤层中煤储层渗透率变化规律研究

基于煤层渗透率变化对提高煤层气采收率的重要性,研究了煤中矿物质与CO2反应引起的煤层渗透率随时间变化以及渗透率的改善效果。结果表明:煤体渗透率随CO2注入时间的增加呈现出先增大后减小的趋势,渗透率变化量最大值出现在注入CO2后的1.75个月左右;煤储层中注入CO2对原始渗透率较低或较高的煤层改善效果都不理想,而对中等原始渗透率(0.303 6~3.099 0)×10-3μm2的煤层改善效果较好。最后通过分析渗透率与孔隙度随时间的关系,建立了R-R型、I-R型、I-I型3种孔隙度-渗透率关系模型,其中,I-I型对煤层气开发最为有利。     

山西不同煤级储层有效渗透率的实验研究

基于山西不同煤级煤岩体气、水双相渗透率实验,探讨了不同煤级储层的有效渗透性特征、影响因素及随含气饱和度的变化规律。实验研究表明,不同煤岩体相对渗透率显示出"一高五低"的特点,即残余水饱和度高、等渗点相对渗透率低、CH4有效渗透率低、含气饱和度低、两相共流时跨度低、束缚水下CH4渗透率低。给出了各煤级煤气、水渗透率与含气饱和度呈幂函数关系。以此为基础,采用多元非线性回归方法,构建了气、水相有效渗透率随含气饱和度变化的响应模型。     

超临界CO2对低渗透煤层渗透率影响试验研究

在对低渗透煤层进行煤层气开采时,由于低渗透煤层的"三低"特性,煤层气的开采效率很低.而由于超临界CO2具有降低分压、竞争驱替、可萃取小分子有机化合物等优点,利用注入超临界CO2改善煤储层渗透性的呼声越来越高.通过实验室渗流试验检测系统试验的方法来研究超临界CO2对低渗透煤层的增透效果,试验结果表明:经超临界CO2作用后...     

铁法大兴矿低煤阶烟煤应力及滑脱效应对渗透率的影响

以铁法大兴矿低煤阶烟煤煤样为实验对象,通过实验测定了不同应力组合下的煤样渗透率变化规律,分析了滑脱效应对渗透率的影响。     

煤的方向渗透率的实验测定方法研究

为了搞清煤层气储层中煤的方向渗透率,针对煤的方向渗透率进行了理论和实验研究。首先采用瞬态法对多个煤样进行了测量,证实了方向渗透率的存在|其次实验结果表明不同的煤样在相同的有效应力条件下测得的方向渗透率差异较大,该研究表明方向渗透率是有效应力的函数。为准确评价煤层气储层,必须确定主渗透率的方位和大小。通过理论和实验两个方面给出了主渗透率的确定方法。在确定了最大和最小主渗透率之后,其随有效应力的变化也唯一确定|另外,主渗透率方位和主地应力方向密切相关,研究提供的主渗透率方位的确定方法也为主地应力的方位确定提供了理论和实验依据。     

煤储层渗透率测试、模拟与预测研究进展

渗透率是煤层气开发的重要参数,煤储层较强的非均质性使得现场少量试井结果难以反映区域性渗透率规律,不同仪器、方法、样品尺寸、压力、温度及介质条件下获得的实验渗透率对比性也较差。对比分析了不同试井方法(钻杆测试、水罐测试、段塞测试、注入/压降测试)、不同实验测试方法(稳态法、非稳态法)的优缺点、适用条件及渗透率测试标准的演化历程,系统评述了单轴应变条件、恒定体积条件以及三轴应力条件下渗透率模拟模型的适用性,分析了基于裂隙、煤体结构、地应力、构造曲率等单一主控因素预测渗透率及人工智能(BP神经网络、灰色关联分析、支持向量回归机、多层次模糊综合评价)多因素预测的可靠性,总结了煤储层渗透率在测试、模拟和预测方面存在的问题,并提出了进一步研究的展望。研究结果表明现场注入测试是获取原位煤储层渗透率的主要方法,实验室非稳态法渗透率测试适合我国低渗煤储层;单轴应变条件下的P-M模型和S-D模型适用于恒定垂直外部应力条件下的模拟,恒定体积条件下的Ma模型对于多数煤类输入的参数均可测量,模拟结果可靠性较高,三轴应力条件下的Connell模型和Zhou模型更有利于通过实验室测定对模拟渗透率进行验证;基于煤层气...     

基于煤中不同矿物含量的增透多组分酸配方实验优选

查明对不同煤阶煤增透效果最好的多组分酸配方,能够为多组分酸在煤储层酸化中的应用提供一定的理论依据。采集了不同煤阶煤样(河南义马千秋矿、山西长平矿和山西屯兰矿),进行了多组分酸液对不同煤阶煤溶蚀实验,根据不同多组分酸对不同煤阶煤的溶蚀特征,优选出了不同煤阶煤酸液最优配方。通过酸化前后煤样渗透率测试实验,得出酸化后千秋矿、屯兰矿和长平矿煤样的渗透率分别增加25.76~128.08倍、0.32~1.20倍和0.73~17.22倍,具有良好的酸化增透效果。     

煤储层渗透率与煤层气垂直井排采曲线关系

根据岩石弹性理论分别建立了天然裂隙面上、最大水平主应力方向上形成裂隙的极限压力模型,绘制了压裂过程主裂隙延伸轨迹示意图;根据原始渗透率与改造后渗透率的关系,结合压裂主裂隙几何形态特征,绘制了不同渗透率关系下排采过程压力传播轨迹示意图;根据煤储层原始渗透率、压裂后渗透率不同情况下压力传播轨迹的不同,得出煤层气垂直井排采的“增-减-增”、“增-减”、“增-增”和“增-减-猛增”等4种典型排采曲线.     

求取煤储层渗透率的试井方法比较

煤储层渗透率可以通过不同的方法获得，而用试井方法求取煤储层渗透率是目前国内外广泛应用于煤层气勘探过程中行之有效的方法。本文详细地介绍了目前煤层气勘探阶段所采用的4种试井方法以及这些方法的设计、工艺和施工程序，并指出了这些方法的适用范围和优、缺点。     

CO2置换CH4试验中煤体应变及渗透率的变化

为研究煤层注CO2置换CH4过程中煤体应变及渗透率的变化特征,采用沁水煤田屯留矿3号煤层圆柱体原煤试样,在不同围压(8～20 MPa)及注入压力(1～6 MPa)条件下,进行注CO2置换煤层CH4试验。研究表明：置换试验中,煤样的轴向、径向及体积应变随有效应力的增加呈指数关系降低,随围压的增加而降低;同时随围压的增加,相同压降范围内的轴向、径向、体积应变降幅呈增大趋势;且相同围压条件下,径向应变大于轴向应变。试验同时发现,同一围压下,受有效应力效应、基质收缩效应及滑脱效应等作用影响,煤体渗透率随着有效应力的增加呈现先降低后增加的变化关系;相同有效应力条件下,渗透率随着围压的增大而减小;且在试验压力范围内,有效应力增加后期渗透率相对初期提高了8.53%~22.45%。     

超临界CO_2驱替煤层CH_4装置及试验研究

自主研发了MCQ-Ⅱ型大试件(100mm×100mm×200mm)超临界CO2驱替煤层CH4试验装置,该装置不仅能够保障试验过程中CO2始终处于超临界状态,而且可测量煤体吸附过程中的体积膨胀。借助本装置对同一温度不同体积应力条件下的超临界CO2的渗透性及其驱替CH4效果进行了试验研究。试验结果表明:在50℃、恒定体积应力为48~60MPa条件下,超临界CO2的渗透率与注入渗透压呈正相关关系,与体积应力呈负相关关系。超临界CO2在煤体中的渗透特性远远高于其在常态条件下的渗透性。试验同时发现,超临界CO2在煤体中的吸附量与孔隙压力及体积应力均呈正相关,在48和60MPa的体积应力下,单位体积的煤体分别可累计吸附10.82~17.52体积和16.12~20.40体积的CO2;试验还测得了不同条件下煤体吸附CH4、超临界CO2及超临界CO2驱替煤体CH4过程中,煤体体积膨胀百分比。在超临界CO2驱替CH4试验中,2号焦煤煤样试件中注入气体体积(包括CH4,CO2)均小于1号弱黏煤煤样,但是两煤样中的CO2/CH4置换比及CO2最终储存率相当,分别为4.01/4.16,20.05%/20.09%。     

阜新煤田注二氧化碳提高煤层甲烷的研究

针对阜新煤田煤储层的地质特征,选取了刘家煤层气勘探区和东梁矿2个地点,开展了注二氧化碳置换煤层甲烷的试验模拟研究.试验结果表明,二氧化碳的吸附能高于甲烷的吸附能,它可以将甲烷从煤的微表面置换出来,从而提高煤层甲烷的采出率.在置换过程中总是吸附能力弱的甲烷首先解吸,而吸附能力强的二氧化碳最后解吸,而且较高压力下的置换效果总比低压下的好.与东梁矿煤样相比,刘家煤样具有较强的吸附能力和较高的单位压降下的解吸率,但置换效率相差不大,主要原因是二者的二氧化碳对甲烷分离因子差别较小.注气试验时应该充分考虑注入压力点和气体注入量才能保证满意的置换效果.     

CO2增能压裂在煤层气垂直井中的应用

 能否使用二氧化碳泡沫增能压裂提高煤储层导流能力、节约成本、提高煤层气井产气量一直是大家关注的焦点问题之一。本文以淮北矿区芦岭矿井主力煤层为研究对象,通过等温吸附实验对比研究区煤对甲烷气体和二氧化碳气体吸附的差异性;根据伴注二氧化碳泡沫压裂特点,系统分析了二氧化碳泡沫压裂增产机理;结合芦岭矿实际,设计了该研究区二氧化碳泡沫压裂煤储层工艺技术。芦岭矿井伴注二氧化碳泡沫压裂和常规活性水压裂的产气对比表明：二氧化碳泡沫压裂从一定程度上可增加煤层气垂直井的产气量,具有较好地应用前景。     

二氧化氯对煤储层的化学增透实验研究

针对传统煤储层物理增透使用高黏压裂液破胶困难,引入油气田常用的强氧化剂--二氧化氯作为破胶剂。同时,通过显微镜发现不同煤阶煤经二氧化氯浸泡后均有不同程度的刻蚀,且煤阶越低,刻蚀越严重。渗透率对比测试证实二氧化氯可以提高煤层渗透率,而且原始煤储层渗透率越高,渗透率增加的幅度越显著。实验结果说明二氧化氯不但有助于高黏压裂液破胶,还可对煤储层氧化刻蚀实现化学增透,为二氧化氯在水力压裂中的应用提供了实验支撑。     

煤岩渗透率对酸化作用响应规律的试验研究

酸化手段是油气井提高产能的重要手段,较小的酸化规模有可能极大地提高油气井产量,这对具有低渗透性特点的煤层气井开发具有重要启示。通过室内试验测定了酸液作用前后煤粉的矿物成分极限反应率和煤岩芯的渗透率,分析了酸化作用后煤粉极限反应率和煤岩芯渗透率的变化规律。结果表明:煤层中原始的孔裂隙发育和矿物成分组成对渗透率的大小具有重要影响;酸化手段可有效提高煤层渗透率,对于试验煤样,渗透率最大提高了18.42倍,盐酸质量分数在12%~15%为最佳。酸化时间过长会造成渗透率小幅度降低,应控制反应时间在12 h左右。     

Prediction on adsorption ratio of carbon dioxide to methane on coals with multiple linear regression

The multiple linear regression equations for adsorption ratio of CO2/CH4 and its coal quality indexes were built with SPSS software on basis of existing coal quality data and its adsorption amount of CO2 and OH4. The regression equations built were tested with data collected from some s, and the influences of coal quality indexes on adsorption ratio of CO2/CH4 were studied with investigation of regression equations. The study results show that the regression equation for adsorption ratio of CO2/CH4 and volatile matter, ash and moisture in coal can be obtained with multiple linear regression analysis, that the influence of same coal quality index with the degree of metamorphosis or influence of coal quality indexes for same coal rank on adsorption ratio is not consistent.     

吐哈盆地煤储层物性特征研究及煤层气资源前景

在详细研究吐哈盆地煤储层物性的基础上，对该盆地煤层气前景进行了初步评价。根据煤储层的孔隙分布特征、渗透性及对甲烷的吸附能力，吐哈盆地可分为：①盆地南部沙尔湖预测区及大南湖预测区的贫气区；②北部坳陷及哈密坳陷的低中煤层气富集的中渗区；③盆地西部的艾维尔沟矿区、托克逊坳陷及东部的野马泉勘探区为中等煤层气富集的低渗区。认为今后煤层气研究工作重点区域应放在有利煤层气储存的地区。     

基于热力学方法的煤岩吸附变形模型

基于吸附过程的热动力学和能量守恒原理,建立了计算煤岩吸附气体引起的煤岩膨胀应变的理论模型,在获取煤岩对气体的吸附等温曲线的基础上,可通过模型得到煤岩吸附气体引起的吸附应变;利用已有的实验数据对模型的有效性进行了验证。结果表明,实验结果与模型预测的结果吻合较好,模型能够很好地描述煤岩吸附不同气体时产生的差异性膨胀现象;另外,模型可为预测CO₂注入煤层后煤基质收缩/膨胀效应对储层渗透率的影响提供指导。