叠置含气系统煤层气开采制度优化及注二氧化碳增产机理研究
发布时间：2021-07-25 20:44
煤层气（煤矿瓦斯）作为煤炭的伴生产物,是一种由煤层生成并主要以吸附状态储集于煤层中的非常规天然气,其主要成分为甲烷。煤层气大规模的开发与利用对于能源结构调整、环境污染防治和矿井瓦斯灾害治理等都有着重要的意义。云南、贵州、四川、重庆等西南地区煤层气资源十分丰富,但是该地区具有显著的叠置含气系统煤层气成藏特征,导致煤层气常规开采技术在该区无法适用。同时由于该地区煤储层渗透率较低,严重制约了煤层气的高效开采,而煤层注二氧化碳驱替煤层气技术不仅可以提高煤层气采收率,还可以实现二氧化碳的地下封存,是一种具有较好发展前景的煤层气增产技术。为此,本文针对我国西南地区普遍存在的叠置含气系统煤层气成藏特征这一工程背景,以贵州金佳煤矿煤样为研究对象,利用自主研发的试验装置开展了一系列叠置含气系统煤层气开采及注二氧化碳增产试验研究,系统分析了煤层气开采中储层参数的动态时空演化规律、叠置含气系统煤层气合采中的层间干扰机制以及不同注二氧化碳增产模式下的煤层气增产效果,并结合煤层气地质学、渗流力学、岩石力学及多孔介质理论等对煤层注气增产机理进行了有益探讨。通过上述研究,取得如下研究进展:（1）基于叠置含气系统煤层...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：246 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
011-2016年全国煤矿较大以上事故统计
瓦斯灾害防治等方面均起着十分重要的作用[19]。为了研究方便开始对煤的孔隙类型进行划分。种是按照煤孔隙的成因分类：其中 Gan[20]将煤孔隙划分为分子热成因孔和裂缝孔等；郝琦[21]将煤孔隙划分为为植物组织孔、间孔、铸模孔和溶蚀孔等；张慧[22]、朱兴珊[23]、苏现波[24]等也分；第二种是按照煤孔隙的孔径结构分类：煤的孔隙大小差别极宽纳米级，到最大孔的孔宽毫米级。具体的划分方案很多，目前霍划分方案在国内应用最为广泛，划分出大孔（>1 000 nm）、中孔）、小孔（过渡孔，10～100 nm）和微孔（<10 nm），分类的基范围与固气分子作用效应。另外，张红日[26]、桑树勋[27]、秦勇[也分别从不同角度对煤孔隙孔径进行了界定；第三种是按照煤孔俊[30]将煤的微孔隙按按孔道分布特征分成开放型、过渡型和封9 个小类；陈萍[31]则将煤孔隙划分为开放型透气性Ⅰ类孔、一端类孔和细颈瓶形Ⅲ类孔。
1 绪 论2.2 煤层气吸附解吸特性与煤层气运移理论煤既是煤层气产生的源岩，又是气藏的储集层和流动场所，同时煤又是型的双重孔隙结构岩石，由基质孔隙和割理裂隙组成，基质孔隙是煤层气空间，割理裂隙对煤层气运移和产出具有决定作用。煤层气运移是一个极的过程，基于煤双重孔隙结构的几何模型，可简化为解吸-扩散-渗流三个阶先煤基质孔隙表面吸附煤层气因孔隙压力降低而解吸，然后在浓度梯度作煤基质孔隙扩散到裂隙中转变为游离煤层气，最后在压力梯度下渗流至井筒图 1.3 所示。一般认为煤层气吸附解吸过程互为可逆，因此下面分别从煤层解吸、扩散、渗流等三个方面进行评述。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤系“三气”单井筒合采可行性分析——基于现场试验井的讨论[J]. 孟尚志,李勇,王建中,顾根堂,王赞惟,徐兴臣. 煤炭学报. 2018(01)
[2]横观各向同性煤等温吸附变形试验研究[J]. 梁冰,贾立锋,孙维吉,赵航,房胜杰. 中国矿业大学学报. 2018(01)
[3]煤层气资源可动用性定性/半定量评价方法研究[J]. 康永尚,姜杉钰,张兵,王金,叶建平,张守仁. 煤炭学报. 2017(11)
[4]卸压区不同钻孔长度抽采条件下瓦斯运移特性试验[J]. 许江,苏小鹏,彭守建,刘义鑫,冯丹,刘龙荣. 岩土力学. 2018(01)
[5]多煤层区煤层气开发优选评价体系分析[J]. 张军建,韦重韬,陈玉华,罗金辉,闫高原,郑凯. 煤炭科学技术. 2017(09)
[6]“十三五”全国油气资源勘查开采规划2016年度目标执行情况评估[J]. 郭威,潘继平,娄钰. 天然气工业. 2017(08)
[7]不同温度下孔隙压力对煤岩渗流特性的影响机制[J]. 李波波,杨康,袁梅,许江,杜育芹. 地球科学. 2017(08)
[8]注热CO2驱替增产煤层气试验研究[J]. 黎力,梁卫国,李治刚,贺伟. 煤炭学报. 2017(08)
[9]吸附瓦斯含量对煤与瓦斯突出的影响与能量分析[J]. 王汉鹏,张冰,袁亮,李清川,李术才,薛俊华,周伟,周杰. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[10]边界效应与尺寸效应模型的本质区别及相关设计应用[J]. 管俊峰,胡晓智,李庆斌,吴智敏. 水利学报. 2017(08)
博士论文
[1]煤的双重孔隙结构等效特征及对其力学和渗透特性的影响机制[D]. 郭海军.中国矿业大学 2017
[2]煤与瓦斯突出能量分析及其物理模拟的相似性研究[D]. 张庆贺.山东大学 2017
[3]煤与瓦斯突出的能量源及能量耗散机理研究[D]. 罗甲渊.重庆大学 2016
[4]基于等效基质尺度的煤体力学失稳及渗透性演化机制与应用[D]. 卢守青.中国矿业大学 2016
[5]煤吸附/解吸变形特征及其影响因素研究[D]. 张遵国.重庆大学 2015
[6]煤层气开采中煤储层参数动态演化的物理模拟试验与数值模拟分析研究[D]. 刘东.重庆大学 2014
[7]中国煤炭产量峰值与煤炭资源可持续利用问题研究[D]. 郑欢.西南财经大学 2014
[8]突出危险煤层群卸压瓦斯抽采技术优化及防突可靠性研究[D]. 刘彦伟.中国矿业大学 2013
[9]注气驱替深部煤层CH4实验及驱替后特征痕迹研究[D]. 王立国.中国矿业大学 2013
[10]含瓦斯煤体损伤破坏特征及瓦斯运移规律研究[D]. 孟磊.中国矿业大学（北京） 2013
硕士论文
[1]深部采动应力影响下煤与瓦斯突出物理模拟试验研究[D]. 张超林.重庆大学 2015
[2]含瓦斯煤成型条件优化及煤层气开采物理模拟试验研究[D]. 苏小鹏.重庆大学 2014
本文编号：3302746
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：246 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
011-2016年全国煤矿较大以上事故统计
瓦斯灾害防治等方面均起着十分重要的作用[19]。为了研究方便开始对煤的孔隙类型进行划分。种是按照煤孔隙的成因分类：其中 Gan[20]将煤孔隙划分为分子热成因孔和裂缝孔等；郝琦[21]将煤孔隙划分为为植物组织孔、间孔、铸模孔和溶蚀孔等；张慧[22]、朱兴珊[23]、苏现波[24]等也分；第二种是按照煤孔隙的孔径结构分类：煤的孔隙大小差别极宽纳米级，到最大孔的孔宽毫米级。具体的划分方案很多，目前霍划分方案在国内应用最为广泛，划分出大孔（>1 000 nm）、中孔）、小孔（过渡孔，10～100 nm）和微孔（<10 nm），分类的基范围与固气分子作用效应。另外，张红日[26]、桑树勋[27]、秦勇[也分别从不同角度对煤孔隙孔径进行了界定；第三种是按照煤孔俊[30]将煤的微孔隙按按孔道分布特征分成开放型、过渡型和封9 个小类；陈萍[31]则将煤孔隙划分为开放型透气性Ⅰ类孔、一端类孔和细颈瓶形Ⅲ类孔。
1 绪 论2.2 煤层气吸附解吸特性与煤层气运移理论煤既是煤层气产生的源岩，又是气藏的储集层和流动场所，同时煤又是型的双重孔隙结构岩石，由基质孔隙和割理裂隙组成，基质孔隙是煤层气空间，割理裂隙对煤层气运移和产出具有决定作用。煤层气运移是一个极的过程，基于煤双重孔隙结构的几何模型，可简化为解吸-扩散-渗流三个阶先煤基质孔隙表面吸附煤层气因孔隙压力降低而解吸，然后在浓度梯度作煤基质孔隙扩散到裂隙中转变为游离煤层气，最后在压力梯度下渗流至井筒图 1.3 所示。一般认为煤层气吸附解吸过程互为可逆，因此下面分别从煤层解吸、扩散、渗流等三个方面进行评述。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤系“三气”单井筒合采可行性分析——基于现场试验井的讨论[J]. 孟尚志,李勇,王建中,顾根堂,王赞惟,徐兴臣. 煤炭学报. 2018(01)
[2]横观各向同性煤等温吸附变形试验研究[J]. 梁冰,贾立锋,孙维吉,赵航,房胜杰. 中国矿业大学学报. 2018(01)
[3]煤层气资源可动用性定性/半定量评价方法研究[J]. 康永尚,姜杉钰,张兵,王金,叶建平,张守仁. 煤炭学报. 2017(11)
[4]卸压区不同钻孔长度抽采条件下瓦斯运移特性试验[J]. 许江,苏小鹏,彭守建,刘义鑫,冯丹,刘龙荣. 岩土力学. 2018(01)
[5]多煤层区煤层气开发优选评价体系分析[J]. 张军建,韦重韬,陈玉华,罗金辉,闫高原,郑凯. 煤炭科学技术. 2017(09)
[6]“十三五”全国油气资源勘查开采规划2016年度目标执行情况评估[J]. 郭威,潘继平,娄钰. 天然气工业. 2017(08)
[7]不同温度下孔隙压力对煤岩渗流特性的影响机制[J]. 李波波,杨康,袁梅,许江,杜育芹. 地球科学. 2017(08)
[8]注热CO2驱替增产煤层气试验研究[J]. 黎力,梁卫国,李治刚,贺伟. 煤炭学报. 2017(08)
[9]吸附瓦斯含量对煤与瓦斯突出的影响与能量分析[J]. 王汉鹏,张冰,袁亮,李清川,李术才,薛俊华,周伟,周杰. 岩石力学与工程学报. 2017(10)
[10]边界效应与尺寸效应模型的本质区别及相关设计应用[J]. 管俊峰,胡晓智,李庆斌,吴智敏. 水利学报. 2017(08)
博士论文
[1]煤的双重孔隙结构等效特征及对其力学和渗透特性的影响机制[D]. 郭海军.中国矿业大学 2017
[2]煤与瓦斯突出能量分析及其物理模拟的相似性研究[D]. 张庆贺.山东大学 2017
[3]煤与瓦斯突出的能量源及能量耗散机理研究[D]. 罗甲渊.重庆大学 2016
[4]基于等效基质尺度的煤体力学失稳及渗透性演化机制与应用[D]. 卢守青.中国矿业大学 2016
[5]煤吸附/解吸变形特征及其影响因素研究[D]. 张遵国.重庆大学 2015
[6]煤层气开采中煤储层参数动态演化的物理模拟试验与数值模拟分析研究[D]. 刘东.重庆大学 2014
[7]中国煤炭产量峰值与煤炭资源可持续利用问题研究[D]. 郑欢.西南财经大学 2014
[8]突出危险煤层群卸压瓦斯抽采技术优化及防突可靠性研究[D]. 刘彦伟.中国矿业大学 2013
[9]注气驱替深部煤层CH4实验及驱替后特征痕迹研究[D]. 王立国.中国矿业大学 2013
[10]含瓦斯煤体损伤破坏特征及瓦斯运移规律研究[D]. 孟磊.中国矿业大学（北京） 2013
硕士论文
[1]深部采动应力影响下煤与瓦斯突出物理模拟试验研究[D]. 张超林.重庆大学 2015
[2]含瓦斯煤成型条件优化及煤层气开采物理模拟试验研究[D]. 苏小鹏.重庆大学 2014
本文编号：3302746
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