基于多尺度传质过程的煤岩储层损害实验评价

发布时间：2017-08-05 14:08

  本文关键词：基于多尺度传质过程的煤岩储层损害实验评价

  更多相关文章： 煤层气 多尺度传质 活性水压裂液 储层损害 评价 微孔

【摘要】：煤层气因其清洁、资源量巨大,而被看作我国21世纪的重要接替能源之一。煤层气属自生自储式非常规天然气,主要以吸附态赋存于煤岩基块中,经历解吸、扩散、渗流三个环节产出。这三个环节相互影响、相互制约。因此,压裂液侵入后,对煤层气多尺度传质过程中解吸、扩散或渗流单一环节损害评价,远远不够,且各过程评价指标不同、物理意义不统一,无法体现工作液侵入对整个传质过程的影响。论文以沁水盆地太原组15号煤为研究对象,研究了压裂液对煤层气解吸、扩散、渗流单一传质过程的影响,设计了模拟煤层气产出的多尺度传质过程损害评价实验,并结合微观分析手段分析了压裂液影响煤层气传质过程的微观机理。评价了压裂液对煤层气解吸、扩散、渗流单一传质过程的损害。开展了活性水压裂液作用前后的解吸率、扩散系数、渗透率变化实验。活性水压裂液对煤岩储层的解吸率下降了10.23%,扩散系数减小了16.67%,低渗岩样的气、液相渗透率损害率分别为76.02%、35.84%,高渗岩样的气、液相渗透率损害率分别为70.73%、17.56%。设计了模拟煤层气产出的多尺度传质过程损害评价实验。该实验方法将煤层气产出看作解吸—扩散与渗流的串联过程,样品罐内的吸附气和原有的游离气一起作为气源,出口端恒为大气压,以模拟煤层气井定井底流压生产。通过对比活性水压裂液作用粉状岩样(柱塞岩样)前后的产出率,得到压裂液作用解吸—扩散(渗流)过程后对煤岩储层多尺度传质能力的损害程度。压裂液作用柱塞岩样后对渗透率的损害率为52.2%,而产出率下降27.1%。表明单一传质环节的煤岩储层损害评价有一定局限性。揭示了压裂液损害煤岩储层微孔机理。采用扫描电镜、氮气吸附、红外光谱、XPS分析等手段,对比分析活性水压裂液作用前后煤岩的孔隙结构和表面特征,显示活性水压裂液作用后,孔隙与裂隙堵塞,渗流有效通道半径减小；活性水压裂液处理产生了更多的微孔,比表面积增加,解吸能力减弱。孔隙壁面吸附活性水压裂液,亲水性增强：压裂液侵入介孔和宏孔内不易返排。这些导致了煤层传质能力的下降。
【关键词】：煤层气 多尺度传质 活性水压裂液 储层损害 评价 微孔
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357.12
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-21
• 1.1 研究目的及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-17
• 1.2.1 煤岩孔隙结构9
• 1.2.2 煤岩的表面性质9-10
• 1.2.3 对煤层气传质能力影响因素10-11
• 1.2.4 煤岩储层中水的分布11-12
• 1.2.5 压裂液对煤岩储层损害12-13
• 1.2.6 煤岩储层解吸—扩散能力损害实验13-16
• 1.2.7 煤岩储层渗流能力损害实验16-17
• 1.3 科学问题17-18
• 1.4 研究内容18
• 1.5 完成的工作量及技术路线18-19
• 1.6 创新点19-21
• 第2章 煤层气多尺度传质过程描述21-30
• 2.1 沁水盆地太原组15号煤层概况21-23
• 2.1.1 15号煤层简介22
• 2.1.2 煤岩储层孔渗特征22-23
• 2.2 煤层气多尺度传质过程描述23-29
• 2.2.1 扫描电镜分析23
• 2.2.2 压汞分析和氮气吸附实验23-25
• 2.2.3 各传质环节描述25-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 单一尺度过程能力损害实验评价30-51
• 3.1 解吸-扩散过程损害评价30-33
• 3.2 基于稳态法的渗流传质过程损害实验评价33-40
• 3.3 基于压力脉冲法的渗流传质过程损害实验室评价40-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第4章 多尺度传质过程损害实验评价51-71
• 4.1 模拟储气过程的传质过程损害实验评价51-56
• 4.1.1 实验原理51-53
• 4.1.2 实验设备与步骤53-55
• 4.1.3 实验结果与讨论55-56
• 4.2 模拟产气过程的传质过程损害实验评价56-62
• 4.2.1 实验设备及步骤56-57
• 4.2.2 实验结果与讨论57-62
• 4.3 压裂液作用前后孔隙结构62-64
• 4.3.1 扫描电镜实验62
• 4.3.2 氮气吸附实验62-64
• 4.4 压裂液作用前后表面特征64-70
• 4.4.1 红外光谱实验分析64-66
• 4.4.2 XPS分析66-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第5章 结论及建议71-73
• 5.1 结论71-72
• 5.2 建议72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间的学术成果及科研情况80-81
• 附录81-141

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本文编号：625263