注气驱替深部煤层气的机理研究及数值模拟

发布时间：2018-05-08 01:21

  本文选题：沁水盆地南部 + 吸附解吸　； 参考：《中国地质大学(北京)》2016年硕士论文

【摘要】：本论文以沁水盆地南部柿庄北区块山西组3#煤层为主要研究对象,通过资料调研、野外踏勘、系统采样、室内实验分析研究等工作,对目标层段煤层进行煤岩煤质分析、煤储层孔裂隙结构分析、等温吸附解吸实验等,对目标层段地层进行层序对比与沉积相特征分析等,并通过软件模拟CO_2及混合气体注入煤层提高煤层气采收率的效果,对煤层气开发有指导意义。本文所采集的煤样为长平煤矿(CP)、赵庄煤矿(ZZ)和师庄煤矿(SZ)的山西组3#煤。煤样均为原生结构煤,工业分析发现所采煤样为低灰煤,固定碳含量均超过了75%。显微组分测试结果表明,有机质类型为Ⅲ型干酪根,具有较强的生气能力,样品的镜质组含量均超过了65%,是提高煤层气采收率和CO_2的封存的天然场所。压汞实验发现CP、SZ煤样孔隙连通性和渗透性比较好,ZZ煤样连通性较差。山西组地层厚度33-72m,一般46m左右。山西组下部地层主要包括细砂岩、泥质粉砂岩、泥岩和煤层,上部地层主要包括泥岩、砂泥岩、泥质粉砂岩和煤层。沉积相主要以三角洲沉积体系中的下三角洲平原为主,主要发育的沉积微相为分流间湾、分流河道和泥炭沼泽等,垂向上是分流河道、分流间湾交互出现。通过对三种煤样的单组分气体吸附—解吸数据进行分析,煤样对CH4、N_2、CO_2的吸附顺序是CO_2CH4N_2,并得到煤样对不同气体的VL、VP值。通过二元混合气体(75%CO_2+25%CH4、50%CO_2+50%CH4、25%CO_2+75%CH4)的等温吸附解吸实验,并在平衡压力点处抽取气体进行气相色谱实验分析,结果表明在第一个吸附压力点,吸附能力强的CO_2率先被大量吸附,游离气中的CO_2快速减少并首先趋于吸附饱和,吸附速度变慢,随着压力的升高,游离气中的CO_2气体浓度逐渐增高并趋于稳定;而CH4在游离气中的比例先是增高,随着吸附压力的升高而降低,之后保持稳定。解吸过程随着解吸压力的降低,CH4整体是升高—降低的过程,CO_2是降低—升高的过程。利用Simed Win软件进行注气前的驱替提高煤层气采收率模拟,通过对不同网格分布、井位、井组、不同比例的混合气进行模拟发现,注气驱替可以提高煤层气采收率,不同网格分布及井组设置下,双井模拟提采效果高于单井注采,但单井注采生产周期长。在井位发生改变时,随着井间距离的增加,产气量下降,但并不是井间距越小产气效果越好。N_2的驱替效果高于CO_2,但是从经济效益和环境效益考虑,在三组实验气体中75%CO_2+25%N_2混合气是ECBM的最佳选择。
[Abstract]:In this paper, the coal seam of Shanxi formation in Shizhuang North Block in the south of Qinshui Basin is taken as the main research object. Through the work of data investigation, field exploration, systematic sampling, laboratory experimental analysis and so on, the coal and rock coal quality of the target seam is analyzed. Analysis of pore and fissure structure of coal reservoir, isothermal adsorption and desorption experiment, sequence correlation and sedimentary facies characteristic analysis of target formation, and the effect of coal bed methane recovery is improved by simulating CO_2 and injecting mixed gas into coal seam. It is of guiding significance to the development of coalbed methane. The coal samples collected in this paper are Shanxi formation coal of Changping Coal Mine, Zhaozhuang Coal Mine and Shizhuang Coal Mine. The coal samples are all primary structural coal, and the industrial analysis shows that the coal samples are low ash coal, and the fixed carbon content is over 75%. The results of maceral test show that the organic matter type is type 鈪，

本文编号：1859335