大气温度对煤层气含量测试的影响

煤层气含量测试准确与否,直接影响到煤层气资源评价的准确性与开发工程的成功率。研究煤层气含量测试过程中,气体计量器中解吸气体的温度和大气温度的误差对解吸气含量测试结果的影响,以及温度变化对解吸罐中死体积的影响。结果表明,如果将大气温度看作气体计量器中解吸气体的温度,将使煤层气含量测试结果产生一定误差：当解吸温度大于大气温度时,气体膨胀,测试结果偏大;反之,气体冷缩,测试结果偏小;解吸温度和大气温度相差越大,误差越大。在解吸温度发生明显变化时,应考虑由其引起的解吸罐中气体死体积的变化对气含量测试结果的影响：解吸温度增加时,测试结果偏大,反之偏小;解吸温度变化越大,误差越大。     

基于加温解吸法的煤层气含量实验研究

依据国家标准、行业标准,结合煤岩、煤质、煤样形状、埋深、煤层原地温度制定实验方案,通过大量的对比实验,制定了一套新的快速、准确的煤层气解吸测定方法——加温解吸法,满足了煤矿安全生产、煤层气勘探对煤层气(煤层瓦斯)含量及时、准确的要求。     

煤层气含量测试技术及测试质量影响因素分析

煤层气含量是煤层气勘探过程中必须精确获取的最重要的煤储层参数之一,是决定一个区块的煤层气资源能否进行商业化勘探开发的先决条件。本文介绍了目前中国煤层气含量测试技术、测试设备及国内外研究历程,并结合实际测试经验,提出按照国家标准进行气含量测试时仍会产生较大误差。从观测数据的准确性等方面入手,定性分析了实际测试过程中影响观测质量的因素和误差产生的原因,提出了减少误差、准确获取煤层气含量参数的完善措施,对煤层气含量精确测试提出了新的建议。     

煤的等温吸附测试中数据处理问题研究

通过大量等温吸附实验数据分析,结合多口煤层气勘探试验井的实测气合量、储层压力等资料,分别进行了吸附相体积校正前后纯甲烷气体等温吸附曲线比较,认为不校正吸附相体积的等温吸附实验数据更符合实际情况．吸附相虽然客现存在,但被吸附状态存在的甲烷体积和以自由气体状态存在的甲烷体积相比,吸附相体积要小得多,校正后兰氏体积和兰氏压力比未校正值增加了30％-40％,严重偏离了真实情况．指出了使用校正公式存在的问题,提出了等温吸附实验数据处理方法．     

温度对Langmuir吸附常数影响的实验研究

为探索深部煤体中地温对瓦斯赋存的影响,基于单分子层吸附理论,采用热力学理论推导出Langmuir方程,得到了温度与Langmuir吸附常数a、b随温度变化的理论表达式,进行了不同温度下的煤与瓦斯等温吸附实验;实验表明,对于给定气-固吸附体系,Langmuir吸附常数a值只与吸附质和吸附剂的自身属性有关,并由吸附剂的固有总吸附位数决定,而与外界的温度和压力无关;对于同一种煤而言,可以认为a值是一个常数。不同吸附剂的b值因吸附剂自身物理特性的不同也会有一定的差异;b值随温度的升高逐渐减小,用导出的理论方程证明了温度与a、b值的统计热力学关系,并用实验进行了证实,澄清了以往温度与a、b值关系的实验性争议。工程应用中,在一定温度区间内,吸附常数b值与温度的关系可以采用线性减函数简化描述。     

煤层气吸附与解吸可逆性实验研究

以等温吸附与解吸实验为手段,通过对不同变质程度的煤进行吸附/解吸等温线的测定,探讨煤层气吸附与解吸可逆性.实验结果分析发现:低阶煤煤样吸附/解吸曲线出现了明显的滞后环,吸附和解吸过程所回归a(Langmuir体积)值相差比较大,说明吸附与解吸吻合性差,对甲烷的吸附和解吸表现出非可逆性;中、高级煤吸附与解吸等温线具有很好的重合性,吸附与解吸过程所回归的a(Langmuir体积)值也比较接近,对甲烷的吸附和解吸表现出可逆性.该现象的发现,为煤层气开采参数的确定具有一定的意义.     

水分对煤层气吸附解吸的影响

煤岩实际储存环境含有水,而目前考虑水分对煤层气的吸附解吸影响的研究较少,因此开展了不同含水率下的煤层气吸附解吸实验。结果表明在压力、温度等不变的条件下,随着煤含水率的增加,吸附量减小,解吸率增大;同一温度下,煤的饱和吸附量、最终解吸率与煤含水率表现出很好的线性关系,饱和吸附量几乎不受水分影响,最终解析率随着含水率的增加而增加。通过拟合分析发现,Langmuir模型可以准确描述煤层气的吸附行为,而改进Langmuir模型适合描述解吸行为,新型改进Langmuir模型可以准确拟合解吸率数据。随着温度增加,Langmuir模型中的参数 a减小;随着含水率、温度的增加,参数b 均减小。     

吸附势理论在煤层气吸附解吸研究中的应用

以晋城无烟煤为研究对象,进行了30℃时煤对甲烷和氮气的吸附解吸试验。基于吸附特性曲线的唯一性特点,根据30℃甲烷的吸附解吸数据,以吸附势理论为依据,预测了50℃时甲烷的等温吸附曲线,结果表明预测曲线与实测曲线吻合良好,其预测值平均绝对误差为0.5 cm3/g,平均相对误差为3.12%。同时依据30℃时氮气和甲烷的吸附特性曲线,发现氮气和甲烷的吸附势对应压力在0.61 MPa时存在交点,表明压力低于0.61 MPa时氮气的吸附势高于甲烷的吸附势,此时注入氮气对提高煤层气的增产具有促进作用,这为煤储层在N2-ECBM(注氮增产法)过程中确定氮气的注气压力范围提供了初步的理论依据。     

基于不同温压条件等温吸附实验的低煤级储层吸附气含量估算方法

为系统分析低煤级煤储层原位吸附气含量,收集了8个样品在25℃和45℃平衡水条件下的等温吸附资料,开展了2个低煤级煤样平衡水条件下等温吸附实验,提出了基于不同温压等温吸附实验的低煤级储层原位吸附气含量预测方法。结果显示:低煤级煤吸附气含量随温度增大而减小,甲烷吸附递减量随压力增加呈指数变化而非线性变化,基于预测方法对海拉尔盆地4煤样和准噶尔盆地南缘阜康矿区F1井钻遇层位原位条件下的吸附气含量进行了估算,结果显示低煤级储层吸附气含量随埋深增加而增加,但增加趋势不明显,与中-高煤级储层吸附气含量随埋深增大变化趋势不同,同时预测结果为F1井实测含气量所验证。本论文成果有助于低煤级储层煤层气的勘探与开发。     

煤层气等温吸附分析及成像测井资料精细评价

本文主要介绍了利用测井资料进行煤层气等温吸附分析的方法，对比分析表明，这种方法精度高、适用性强，为煤层气资源评价提供了一种新的重要手段。在郑庄区块，分析总结了微电阻率扫描、核磁共振、阵列声波等成像测井资料在煤层气评价方面的应用，对30和150煤层进行内部结构的分析和精细描述，分析评价了煤层及项底板的物性和岩石机械特性，提供了较为准确的孔隙度、孔隙结构特征、裂缝发育状况、岩石力学参数等评价成果，为煤层气勘探和开发提供可靠的技术支持。     

阳泉矿区3＃煤层气吸附—放散特性的实验研究

阳泉矿区是全国最大的无烟煤基地,主采煤层3＃煤层富含大量的煤层气,开采过程中煤层气涌出量较大,煤储层吸附－解吸特性是煤层气开放成败的关键因素之一,文章以实验为基础,研究了3＃煤层气的吸附－放散特性,实验表明3＃煤层气吸附过程是一个非常缓慢的过程,需要很长一段时间才能达到吸附平衡;3＃煤层气产气速率主要受裂隙中气体流动的限制,增加裂隙度,提高渗透率是3＃煤层气开发和利用最关键的环节。     

煤中甲烷等温吸附模型的研究

利用SPSS软件对Langmuir,Freundlich,Langrnuir-Freundlich,Toth,扩展Langmuir,BET,D—R,D—A等8个模型以及3个曲线回归方程对晋城和潞安二煤CH4吸附实验数据进行拟合,并分别检验了实验数据的拟合程度．结果表明：这些模型和方程对煤吸附CH4实验数据都拟合较好,模型或方程的参数越多拟合程度越高;Langmuir模型对煤吸附CH4等温线拟合程度并不很高,D—A提供了最好的拟合;3参数BET模型中的超临界饱和蒸气压可用经验公式估算．     

阳泉矿区3~#煤层气吸附—放散特性的实验研究

阳泉矿区是全国最大的无烟煤基地。主采煤层 3#煤层富含大量的煤层气 ,开采过程中煤层气涌出量较大。煤储层吸附—解吸特性是煤层气开发成败的关键因素之一。文章以实验为基础 ,研究了 3#煤层气的吸附—放散特性 ,实验表明 3#煤层气吸附过程是一个非常缓慢的过程 ,需要很长一段时间才能达到吸附平衡 ;3#煤层气产气速率主要受裂隙中气体流动的限制。增加裂隙度 ,提高渗透率是 3#煤层气开发和利用最关键的环节     

煤的等温吸附-解吸实验及其精确拟合

针对当前产业界面临的对煤层气解吸机理研究不足的现状,开展了６组煤样的甲烷气体的等温吸附/解吸实验。结果表明,煤层气的解吸过程略微滞后于吸附过程,同一煤样的等温解吸曲线与等温吸附曲线存在一个匮乏压力下的残余吸附量;通过对实验数据的分析,建立了降压条件下煤层气解吸作用的精确拟合方程。     

煤层气的储层特征及其对煤层气解吸的影响

煤层既是煤层气的源岩又是储集层,煤层气从煤层中的解吸受众多因素影响,其中煤层的储层特征就是其重要影响因素之一。文中从煤储层的孔隙结构特征、渗透性、储层压力、埋藏深度、温度、水分、煤阶和煤岩显微组分等方面,分析了它们对煤层气从煤中解吸的影响,力求为煤层气解吸机理研究和煤层气开采提供一定的理论支持。     

温度对无烟煤等温脱水影响的试验研究

通过对外加平衡水无烟煤在等温干燥作用下水分迁移途径与变化规律的研究,建立了无烟煤脱水的数学模型,取0.2～0.25 mm粒径无烟煤,分别在75、105℃等条件下进行失水规律试验,得到不同温度条件下0.20～0.25 mm粒径煤样,临界含水率X_(c1)含水率X临界含水率X_(c2)阶段失水速率拟合曲线。试验所测同一粒径煤样,临界含水率X_(c1)含水率X临界含水率X_(c2)阶段失水速率v与温度T呈二次多项式关系,关系满足v=-0.000 3T~2+0.062T-2.444 4,相关系数R~2=0.902。由该公式可知同一粒径煤样90℃以下时提高温度可以显著加快煤样失水速度,当干燥温度提高到约90℃以上时为0.47 mm时,失水速度并未随温度的升高而显著增大。     

胡家河井田煤层气等压吸附/解吸特征研究

为了促进彬长矿区胡家河井田低煤阶煤层气开发实践,核定采收率,对4号煤层进行了样品采集、加工,完成了不同温度煤层气吸附/解吸试验,利用吸附/解吸结果绘制吸附等压线。结果表明:吸附量随着温度的升高而减小,低压阶段解吸滞后明显,高压阶段解吸过程与吸附过程可逆;CH_4吸附量与温度的关系可用二次函数表征,当温度大于临界温度(-82.6℃)时,最大吸附量沿抛物线分布;温度低于临界温度时,最大吸附量沿直线分布;最后得出CH_4吸附量的计算方法,解决了采收率核定时低阶煤含气量测试数据不准的问题。     

煤层气损失气含量及其影响因素分析

为验证现行煤层气损失气含量估算结果的准确性,选取铜川地区1~3 mm,30~50 mm,φ89 mm柱样和柳林地区30~50 mm粒级的煤样进行了煤层气损失气含量模拟试验,模拟绳索取芯,包括钻孔提芯、地面暴露和解吸罐中3个阶段的全过程,实测了煤层气损失量和解吸量,并与美国矿业局直接法作了对比分析。试验结果表明:实测的煤层气损失气含量为采用美国矿业局直接法估算值的2.79~16.49倍,且煤的粒级和煤阶对煤层气损失量有着显著影响;同等条件下,对于铜川三种粒级煤样1~3 mm,30~50 mm和柱样,其损失率(损失量占总含气量的比例)分别为75%,49%和26%;相同粒级,低变质铜川1-2煤的损失气量为中变质柳林1-2煤的1.67倍,且粒级的影响显著于煤阶的影响。     

温度对煤吸附瓦斯的动力学特性影响实验研究

为了探究温度对中等程度焦煤中甲烷的吸附解吸特征的影响规律,采用等温吸附实验和甲烷解吸实验分析煤样在不同温度下的变化情况,结合Langmuir模型、等量吸附热、煤表面自由能和解吸量模型对所得实验数据进行分析。结果表明：随着温度的升高,甲烷吸附量及Langmuir吸附常数a、b均呈现下降的趋势;煤的吸附是放热过程,伴随着甲烷吸附量的增大等量吸附热随之增加;温度会导致煤表面自由能改变,温度升高煤表面自由能变化值减小,表现为甲烷吸附量减少;解吸曲线具有明显的Langmuir特征,温度升高会促进甲烷解吸,且最初10 min中的解吸速率增速较快。

     

清洁压裂液对煤层气吸附性能的影响

为研究煤层气井压裂液选择的理论依据,进一步探讨清洁压裂液对煤层气吸附性能的影响,以IS-100等温吸附解析仪为实验平台,选择不同煤阶的煤样和清洁压裂液,从等温吸附的角度,探讨清洁压裂液对煤层气吸附性能的影响;并采用煤层气可采系数计算方法,以等温吸附实验的兰氏参数数据为基础,结合与地质条件和煤层密切相关的废弃压力、煤层原始含气量等因素,计算评价并综合分析清洁压裂液对煤层气吸附性能的影响程度.结果显示:与原始煤层可采系数相比,采用清洁压裂液压裂后的煤层可采系数显著增大.研究认为清洁压裂液对煤层气吸附性能有较大影响,该影响对煤层气开采有利;且影响程度与煤阶有关,焦煤、贫煤与无烟煤中贫煤的影响程度最大.