煤层注气强化开采流固耦合效应研究

为准确表征煤层气藏强化开采过程中的复杂地质力学效应,同时考虑多孔介质全组份多过程物质运移特征,构建了煤层气藏强化开采全流固耦合数学模型,开发了相应的数值模拟算法,并据此进一步剖析了地质力学效应以及注入气组成对孔渗参数及注采指标的影响。结果表明,有效应力效应与基质膨胀/收缩作用均可显著地影响孔隙度与渗透率,但两者作用方向相反,注入CO2诱发的基质膨胀可使注入井附近渗透率损失近90%。随着杨氏模量的增大或者基质形变强度的降低,CO2突破时间提前,导致煤层气产量及CO2埋存量降低。研究成果可为煤层气产能准确预测及高效开发提供技术支持。     

Reforming of methane and coalbed methane over nanocomposite Ni/ZrO2 catalyst

Nanocomposite Ni/ZrO₂-AN catalyst consisting of comparably sized Ni metal and ZrO₂ nanoparticles is studied in comparison with zirconia- and alumina-supported Ni catalysts (Ni/ZrO₂-CP and commercial Ni/Al₂O₃-C) for steam reforming of methane (SRM) and for combined steam and CO₂ reforming of methane (CSCRM). The reactions are performed under atmospheric pressure with stoichiometric amounts of H₂O and CH₄ or (H₂O + CO₂) and CH₄ at 1073 K. Under a wide range of methane space velocity (gas hourly space velocity of methane GHSV_CH4 = 12,000–96,000 ml/(h g_cat.), the nanocomposite Ni/ZrO₂-AN catalyst always shows higher activity and stability for both SRM and CSCRM reactions. The two supported Ni catalysts (Ni/ZrO₂-CP and Ni/Al₂O₃-C) exhibit fairly stable catalysis under low GHSV_CH4 but they are easily deactivated under high GHSV_CH4 and become completely inactive when they are reacted for ca.100 h at GHSV_CH4 = 48,000 ml/(h g_cat.). The CSCRM reaction is carried out with different H₂O/CO₂ ratios in the reaction feed while keeping the molar ratio (H₂O + CO₂)/CH₄ = 1.0, the results prove that the nanocomposite Ni/ZrO₂-AN catalyst can be highly promising in enabling a catalytic technology for the production of syngas with flexible H₂/CO ratios (ca. H₂/CO = 1.0–3.0) to meet the requirements of various downstream chemical syntheses.     

低浓度煤层气流态化燃烧技术的研究进展

低浓度煤层气由于热值低、流量变化大,利用较困难,大部分都未经处理就直接被排放,不仅浪费资源,而且还污染环境,引起了国内外的密切关注。较之常规的煤层气利用技术,以惰性颗粒和催化颗粒为床料的流态化燃烧技术具有热容量大、燃料适应性广的特点,在低浓度煤层气燃烧利用方面表现出巨大的潜力。为此,综述了该技术的研究现状,分析了惰性颗粒和催化颗粒作用下,床层温度、进气浓度、流化风速及气固两相流对其燃烧特性的影响,介绍了在流化床中催化燃烧反应的模型及其动力学特性,探讨了杂质性气体对气固催化反应的作用机制,明确了SO_2作用下硫酸铜的生成是催化剂硫中毒的根本原因,提出了相应的抗硫中毒措施,讨论了水蒸气对低浓度甲烷催化燃烧的影响。最后,就该技术的未来发展进行了分析与展望,得出的认识如下:①后续的研究应该侧重颗粒尺寸变化对流态化燃烧带来的影响;②应寻找更加廉价、催化活性更优的催化剂替代;③对惰性颗粒下低浓度甲烷流态化燃烧,缺乏燃烧机理分析,需要进一步从理论角度进行深度挖掘。     

中国煤层气产业对外合作政策研究

中国拥有丰富的煤层气资源，与天然气相比，煤层气的开采具有单井产量低、投资回收期长等特点。目前，中国还缺乏成熟的煤层气开发技术，需要引进外资及先进的技术和管理经验。本文通过分析国外特别是美国政府对煤层气产业的扶持政策及其成功经验，对比了中国现行的产业政策，提出了加快中国煤层气产业对外合作发展的政策建议。     

晋煤集团煤层气开发利用和近期规划

本文回顾和总结了晋煤集团煤层气的开发历程和煤层气利用情况，分析了晋煤集团煤层气开发利用的方向和市场，详细阐明了晋煤集团的近期规划和发展前景。     

辽宁煤层气的开发利用前景分析

辽宁煤层气资源的特点是“小而肥”，即煤层气资源量相对较小，但单位面积内所赋存的煤层气资源量高，含气量高，渗透率较好，适合于地面钻井开采煤层气。本文阐述了辽宁煤层气资源的优势、开发利用现状，前景以及建议。     

提高我国煤层气采收率的主要技术分析

文章分析了影响我国煤层气采收率的主要因素，认为低渗透、低储层压力和低饱和度等煤层气地质特征以及常规开发技术是影响我国煤层气采收率的瓶颈。指出改造“虚拟产层”，采煤、采气一体化开发以及应用多分支水平井钻井技术，是提高我国煤层气采收率和实现我国煤层气地面开发商业化切实有效的途径。     

多分支水平井在煤层气开发中的控制因素及增产机理分析

多分支水平井技术是一项具有广阔发展前景的新兴开发技术,具有不同的几何结构和相应的应用条件。与常规直井相比,在开发低渗透储层煤层气资源时,多分支井具有单井产量高、采出程度高和经济效益高的优势。本文论述了多分支水平井在煤层气开发中的控制因素和增产机理,并对其在沁水煤田模拟应用作了分析。     

中国发展煤层气产业的几点思考

2001年 1月,我国第一个地面开发煤层气探明储量获得国家评审通过,认定含气面积 164.2km2,煤层气探明地质储量 402.19亿 m3。 21世纪,世界将进入天然气大发展时代,煤层气作为一种高效洁净的新能源,必将为我国天然气工业的发展注入新的活力。本文从第一个获得国家评审通过的煤层气探明储量说起,阐述了发展中国煤层气产业的指导思想、亟待解决的重点技术和必要的政策支持。最后指出,中国具有巨大的能源市场潜力和丰富的煤层气资源,将使更多的投资者获得成功。     

高阶煤的孔隙结构特征及其对煤层气解吸的影响

以沁水盆地高阶煤3^#煤层为研究对象,借助高压压汞实验对高阶煤的孔隙参数进行测试,研究了高阶煤的孔隙结构特征,采用解吸速率实验对高阶煤的解吸速率和解吸量进行分析,并探讨了孔隙结构对煤层气解吸产出的控制规律。结果表明:3^#煤层的孔隙半径较小,煤层孔隙结构复杂;煤层主要以气体吸附孔和气体扩散孔为主,气体渗流孔占比很少,煤层的吸附气体体积大、吸附性能强、气体的扩散、渗流条件差。3^#煤层孔隙结构分形特征曲线呈"两段型",孔径大于940.7 nm时,不具有分形特征;孔径小于940.7 nm时,分形维数介于2.67~2.76之间,具有很好的分形特征。高阶煤的煤层气解吸特征具有快速解吸和慢速解吸2个阶段,快速解吸时间短,解吸量占比低;慢速解吸时间长,解吸量占比高,煤层气解吸困难。煤层的孔隙结构对煤层气的解吸具有重要影响,高阶煤较差的孔隙结构控制着煤层气解吸速率慢、解吸量低、产出程度低,煤层气井生产实践中表现为开始阶段产气量增长快,产气高峰时间短,稳产气量低、生产时间长,煤层气开发难度大。研究结果为高阶煤的煤层气抽采效果评价提供参考依据。