注CO_2提高煤层气采收率及CO_2封存技术

针对柿庄北区块煤层注CO_2提高甲烷采收率的关键因素及现场工程选区,基于研究区储层特征,结合正交试验设计,开展了影响煤层注CO_2提高甲烷采收率的数值模拟研究,评价了注入效果,指出了CO_2-ECBM工程选区的储层渗透率门限。结果显示:研究区地质构造简单,顶底板封盖性好,煤层气成藏具有埋深大、煤层厚、含气量高、临界解吸压力高以及渗透率中等偏低、储层压力低的"四高两低"的基本特点;影响研究区注CO_2促甲烷增产的关键因素是煤储层渗透率;在较高渗透率煤层注入CO_2,有利于提高采收率;较低渗透率煤层可较好地实现CO_2封存;要实现柿庄北区块煤层注入CO_2显著提高甲烷采收率,储层渗透率应高于0.05×10~(-3)μm~2;兼顾提高采收率和CO_2的有效埋藏,储层渗透率宜为(0.05~0.22)×10~(-3)μm~2。     

注CO_2提高煤层气采收率技术研究现状

中国埋深2 000 m以浅的煤层气资源潜力巨大。研究表明,向煤层中注入CO2提高煤层气采收率技术具有巨大潜力,能够实现中国2 000 m以浅煤层气产量增产3.751×1012m3。本文从多元气体的竞争吸附、煤吸附CO2之后的体积膨胀及其对渗透率和力学性质的影响以及世界各地的现场试验3个方面介绍这一技术在世界范围内的发展历程和研究进展。列举了几个国家利用这一技术的现场试验情况,试验结果较为相似。最后指出了在室内研究和现场测试中需要考虑的一些问题,诸如多元气体竞争吸附与煤分子结构的关系研究、吸附膨胀量和气体注入量、注入压力和煤阶之间的关系研究、注CO2引起的吸附膨胀对后期煤矿采煤作业的影响和安全威胁。     

超临界CO_2在煤层气井压裂技术中的特性研究应用

针对高能气体压裂技术应用于煤层气井中出现产能低的问题,设计了一种新型煤层气井高能气体压裂器实现增产的目标,依据超临界CO2流体性质理论研究了流体压力和温度的关系,结合经验公式计算了膜片破膜压力,确定了超临界CO2流体压力与破膜压力的关系。实验结果表明:在75 g的发热药和1.25 kg的CO2作用下,压裂器产生的峰值压力达到90 MPa,管内最大温度达到453 K,可破厚2 mm膜片。理论分析和实验结果为进一步优化发热药量、CO2量和膜片厚度提供了理论和实验基础,为压裂器设计和工艺优化提供更为精确的技术支撑。     

超临界CO_2压裂煤岩储层增产煤层气应用发展前景

超临界CO_2压裂作为新兴渗透率强化技术以其对煤岩储层独特的物理化学力学特性改造,以及对储层近乎零损伤的特点受到了研究者的广泛关注。本文通过分析对比不同压裂介质作用下煤岩体的起裂压力与时间、裂缝扩展规律及渗透率变化,结果发现,水力压裂的裂缝扩展形式单一;液态CO_2压裂的衍生裂隙发育程度不高;超临界CO_2压裂形成的层理裂隙与衍生裂隙复杂程度高。特别地,超临界CO_2压裂煤体起裂压力比水力压裂低约39.48%,起裂时间是水力压裂的1.2倍以上,渗透率变化量是水力压裂的3倍左右。总体而言,超临界CO_2对煤储层的物理化学及力学特性的改造,为煤储层致裂增渗、增产煤层气理论与技术取得突破性进展提供了新思路与方法。     

注热CO_2驱替增产煤层气试验研究

当前煤变质程度高、割理不发育及煤储层压力低等因素严重制约着我国煤层气的开采与利用。为完善注CO_2驱替增产煤层气的基础理论研究,利用自主研发的煤层瓦斯驱替装置探讨了不同注气温度与注气压力条件下CO_2对煤层瓦斯驱替置换的效果,并分析了注气温度与压力对煤体的变形与渗透率的影响。研究发现:驱替气体注气压力与温度是影响CH_4产出率与CO_2储存量的关键因素,提高注气温度与注气压力能够在单位时间内驱替出更多的CH_4并存储更多的CO_2;注气压力由2 MPa增至4 MPa,CH_4产出率可提高6.7%~17.4%,CO_2储存量可提高78.60/%~99.7%;注气气体温度从28℃上升至60℃,CH4_产出率与CO_2储存量分别增加40.0%~43.8%和23.8%~38.4%,而驱替置换比降低8.4%~20.2%;驱替压力与温度的增加会使得煤体轴向应变增加98.1%和104.7%;常温注气试验后煤体渗透性下降37.1%~71.3%,提高驱替温度可使渗透率下降幅度降低19.8%~64.3%。     

煤系地层超临界CO_2压裂现状及研究进展

本文介绍了近年来国际新兴超临界CO_2压裂研究现状,现有裂纹起裂扩展理论主要建立在传统的单裂纹线弹性断裂力学基础上,国内外学者对花岗岩、砂岩、页岩等的超临界CO_2压裂实验已证实其压裂效果的优越性。本文室内压裂煤体实验研究也印证了超临界态CO_2压裂的造缝效果明显。但从现有的压裂研究可以看出,仅仅针对硬度较高、渗透性较好的煤层实施压裂可以起到较好的增渗效果。总体来说,目前压裂技术工艺及措施等方面的研究仍有待于进一步改进与完善。     

我国煤层气超临界吸附的研究进展

概述了我国在煤层气超临界吸附方面的研究进展,从气体超临界吸附的特点及研究状况入手,分析了我国煤层气超临界吸附研究的现状,并在此基础上提出了研究中存在的不足及进一步的研究方向。     

我国煤层气超临界吸附的研究进展

概述了我国在煤层气超临界吸附方面的研究进展,从气体超临界吸附的特点及研究状况入手,分析了我国煤层气超临界吸附研究的现状,并在此基础上提出了研究中存在的不足及进一步的研究方向。     

注二氧化碳强化煤层气开采研究进展

为给二氧化碳驱替煤层气研究提供综合性参考,探究了不同影响因素对煤吸附能力的影响,分析了气体在煤层内运移及吸附原理,以及不同吸附模型间的区别与联系;介绍了不同国家注CO₂强化煤层气开采(CO₂-Enhanced Coalbed Methane Recovery,CO₂-ECBM)的先导性试验及应用;利用VOSviewer软件及CNKI自有计量可视化分析功能,分析了CNKI和Web of Science数据库中与“CO₂-ECBM”相关文献的发表年度趋向及关键词时间趋向,并对CO₂-ECBM存在的问题进行了探讨。结果表明：煤级与孔隙结构、温度与压力、水分含量等因素能通过不同形式影响煤吸附能力;气体在煤层中运移是吸附/解吸-扩散-渗流组成的复杂系统;在研究煤吸附气体时应考虑不同情况采用最佳吸附模型;基于VOSviewer分析,CO₂-ECBM研究在我国是热点话题,研究方向由宏观的地质封存评价逐渐转向从煤的孔隙结构、组成成分等微观或分子层面揭示煤封存和驱替气体机理...     

煤层气水平井注氮增产改造技术

针对七元煤矿低孔、低压、低含水饱和度、高变质程度的煤储层特点和筛管完井煤层气解吸困难情况,为了实现瓦斯治理与煤层气共同开发的需要,探索出一套煤层气水平井筛管完井下的注氮增产改造技术。利用顶替排液、氮气驱替、憋井放喷3种氮气改造模式的不同特点,实施多次"注氮-憋压-放喷"作业,通过注氮改造可以清除近井污染,沟通煤层割理裂隙,改善井筒远处煤层渗透率,建立单相气体渗流通道,实现煤层气高效开发的目的。结果表明:七元煤矿5组水平井实施注氮增产改造技术后,单井日产气量提高3~20倍,实现了单井产量的突破。     

注液态CO_2防灭火技术的研究与应用

本文通过对液态CO2的灭火性能和应用工艺和使用成本进行研究分析,结合古城煤矿的实际情况,成功地将液态CO2防灭火技术运用于煤层自燃火灾的防治中,取得了较好的效果。     

超临界CO_2致裂页岩实验研究

超临界CO_2压裂技术作为一项环保的无水压裂开采技术,在页岩油气的商业开采中,越来越受到重视;但目前关于页岩气超临界CO_2压裂的裂纹扩展和延伸机理的认识还不够深入。采用实验室自主研制的超临界CO_2致裂增渗实验装置,对页岩进行了超临界CO_2压裂实验研究,结合声发射监测技术、CT扫描技术分析了压裂过程中的裂纹扩展规律,以及对压裂前后的渗透率进行比较,得到如下结论:页岩的裂纹扩展可以分为容腔充填区段、孔隙压力累积区段、压裂破坏区段等3个区段,在达到起裂压力点时声发射信号最为强烈,超临界CO_2在压裂页岩过程存在相态的变化;压裂后页岩渗透率可提高3~4个数量级,压裂增渗效果显著;CT图像显示裂纹延伸方向整体上与最大主应力方向趋于一致,最先在井壁弱面处发生起裂,超临界CO_2压裂能够形成复杂裂隙网络。研究结果可为页岩气储层超临界CO_2压裂施工参数的选择提供依据。     

矿用液态CO_2压注防灭火技术的研究应用

根据徐州矿务集团三河尖煤矿综采工作面自然发火的措施治理选择以及压注液态CO2灭火取得的良好效果,分析了CO2灭火原理、过程及效果,提出了CO2灭火技术需要注意的事项。     

超临界CO_2驱替瓦斯的试验研究

对常规CO_2和超临界CO_2驱替瓦斯的效率进行了试验研究,得到了不同温度下CO_2驱替效率的变化特征。研究表明,CO_2驱替瓦斯的效率随温度升高呈对数关系增长,当温度超过60℃时,常规CO_2的驱替效率才会超过50%;而同样温度下,超临界CO_2的驱替效率要提高20%以上,由此充分证明了超临界CO_2驱替瓦斯的可行性和高效性,从而为我国煤层气行业的发展和产业的创新提供一定的经济基础。     

我国含煤层气盆地CO_2地质储存潜力评价

煤层CO2地质储存是CCS中的四种技术方案之一,是减少CO2排放的有效方式。根据最新一轮全国煤层气资源调查的含煤层气盆地煤层气可采储量结果,基于碳封存领导人论坛(CSLF)推荐的计算方法进行我国主要煤田CO2地质储存潜力评价,计算了我国埋深在1000~2000m内煤层的CO2地质储存潜力,计算结果表明全国28个含煤层气盆地煤层储存CO2总潜力为98.81×108t。其中鄂尔多斯盆地、准格尔盆地、吐哈盆地、海拉尔盆地的储存潜力都超过10×108t,这4个盆地的总储存潜力为68.45×108t,占全国总储存潜力的69.27%,将是我国进行煤田CO2地质储存的主要盆地。     

准噶尔盆地煤层气勘探开发与地质研究进展

准噶尔盆地煤层气资源极为丰富,已开展近30个煤层气勘查项目,施工煤层气井270余口,建成白杨河、四工河、乌鲁木齐河东煤层气开发先导试验区,正在着力推进煤层气规模化开发利用,多个区块呈现出煤层气单井高产势头,针对多、厚、大倾角煤层顺煤层钻井、储层改造、优化排采技术不断推广应用,带动了新疆煤层气产业起步发展。系统总结准噶尔盆地煤层气成藏特殊地质条件,科学分析前期煤层气勘探开发的现状与趋势,全面梳理煤层气勘探开发所面临的地质难题,以期为新疆地区乃至中国中低煤阶煤层气的高效开发提供借鉴。盆地周缘构造隆升、水力逸散、煤层气风氧化带深延是制约煤层气资源分布和勘探开发潜力的不可忽略的地质因素,盆地腹地包括煤层气在内的深部煤系气资源潜力巨大,开展煤系油气地质综合研究、拓展煤系气勘探开发领域势在必行。盆地边缘多个区块煤层气富含CO₂且呈现随煤层埋深增大CO₂体积分数增高的异常现象,拟以水动力场和水化学场耦合作用为主线,气体差异构成与禀赋为线索,鉴别多源多阶气体来源、混合度及成藏贡献,揭示CO₂异常富集成因,探索流体场主导作用下的煤层气多源...     

液体CO_2直注封闭火区治理煤炭自燃技术应用

针对易自燃煤层工作面回撤期间煤体反复自燃的问题,以羊场湾煤矿II020210综放工作面为背景进行技术探讨。为有效地降低封闭火区内的温度,阻断煤氧化反应条件,通过长距离管路系统,采取地面大流量液态CO_2直注封闭火区的方法进行煤炭自燃治理。实践结果表明:大量的液态CO_2注入后,封闭区域内温度和指标气体浓度均明显下降,最终工作面成功启封,顺利完成回撤。     

煤层气井注氮驱替增产改造技术

本文主要针对樊庄区块中部煤层气井生产特点,选取有高产井史、远离断层、煤矿、井网相对完善的煤层气井区开展注氮增产试验,探索出一套煤层气井注氮增产改造技术,通过向煤层中注入氮气来降低游离气体中的甲烷分压,从而促使甲烷从煤层中的解吸,增加甲烷的产气,实现煤层气高效开发的目的.结果表明:选取的樊庄中部地区的HB-X1井组、HB...     

超临界CO_2注入煤岩地球化学效应研究评述

综合国内外超临界CO_2(称scCO_2)注入煤层的试验研究及理论分析,发现scCO_2注入煤储层后必对其物质组成、物理结构产生影响,进而重塑其孔裂隙系统,主要原因是scCO_2-H_2O分别与煤中矿物和煤基质发生地球化学反应。在scCO_2-H_2O-煤岩反应体系中,煤中的矿物会发生溶解—沉淀,其中最敏感的是碳酸盐矿物,其次是长石和黏土矿物,而硫化物矿物(黄铁矿)与石英则相对稳定;scCO_2对煤基质中的小分子有一定萃取作用,进而改变煤大分子结构。影响scCO_2-H_2O-煤岩反应的主要因素有煤中矿物成分、煤岩组分与煤阶、煤储层压力与地温条件以及地层水的矿化度等。由于试验模拟与数值模拟的局限性,对于scCO_2-H_2O-煤岩地球化学响应机制有待深入探索,同时对煤岩孔裂隙网络变化的实时观测与定位研究更为重要。     

纳米颗粒在超临界CO_2压裂中的作用评价

通过岩心实验对纳米颗粒的作用进行评价分析,对比应用纳米颗粒和未应用纳米颗粒情况下的CO2波及范围、孔隙压力等参数。结果显示:纳米颗粒可以有效提高CO2的波及范围,减弱指进现象,同时提高压裂过程中的孔隙压力,对于页岩气藏压裂具有实际指导意义。