CO_2注入煤层中煤储层渗透率变化规律研究

基于煤层渗透率变化对提高煤层气采收率的重要性,研究了煤中矿物质与CO2反应引起的煤层渗透率随时间变化以及渗透率的改善效果。结果表明:煤体渗透率随CO2注入时间的增加呈现出先增大后减小的趋势,渗透率变化量最大值出现在注入CO2后的1.75个月左右;煤储层中注入CO2对原始渗透率较低或较高的煤层改善效果都不理想,而对中等原始渗透率(0.303 6~3.099 0)×10-3μm2的煤层改善效果较好。最后通过分析渗透率与孔隙度随时间的关系,建立了R-R型、I-R型、I-I型3种孔隙度-渗透率关系模型,其中,I-I型对煤层气开发最为有利。     

国家能源集团建设瓦斯“零排放”示范矿井前景分析

为了减缓全球温室效应问题,实现我国碳中和远景目标,国家能源集团积极调整产业结构,努力实现绿色低碳转型。作为全球最大的煤炭生产商,煤矿高效生产过程中难免伴随着煤矿瓦斯的产出,为了从根本上减少煤矿安全生产事故、减少温室气体排放、增加清洁能源供应量,国家能源集团可借鉴国内瓦斯"零排放"示范矿井成功经验,在全集团高瓦斯矿井实施"井上下三区联动"综合治理方式;积极探索低瓦斯浓度发电、乏风发电、低浓度瓦斯直燃、烟气再利用等关键技术,通过建立保德煤矿瓦斯"零排放"示范矿井,逐步实现全集团矿井瓦斯"零排放",推动清洁发展机制(CDM)项目交易,实现新的利润增长点,为我国早日实现碳中和目标作出贡献。     

新型空气重介质流化床分选特性研究

为了提高空气重介质分选设备的可靠性,用振动代替刮板输送重产物,在自制新型空气重介质流化床小试装置上对物料分选特性与重产物输送行为进行了试验研究,考察了风量和抛掷指数对可能偏差、分选密度和重产物排出效率的影响.结果表明:风量与抛掷指数共同影响着分选效果,随着风量和抛掷指数的增大,重产物排出效率增大;随着风量的增大,分选密度减小,最后趋于稳定.在最佳分选条件下,可能偏差E值为0.045 g/cm3,分选密度为1.77 g/cm3,重产物排出效率为54%.     

煤层气资源赋存条件与垂直井产能关系研究

基于樊庄区块煤层气垂直井勘探开发资料,为寻找樊庄区块高产能有利目标区,运用数值模拟、对比分析法,在考虑构造因素和不考虑构造因素2种情况下分析了煤层气资源丰度、含气饱和度、含气量、煤层厚度、临储比与日均产气量的关系。结果表明:在不考虑开发工艺的影响条件下,煤层气5个赋存参数对产能影响大小的先后顺序为临储比、含气饱和度、资源丰度、含气量、煤层厚度,并且临储比是影响樊庄区块产能的直接主控因素。因此高临储比、高含气饱和度储层是该区煤层气垂直井勘探开发的首选目标层。     

单相水流阶段煤储层动水孔隙度变化规律

查明煤层气井排采过程中动水孔隙度的变化规律能为产水量准确预测、排采工作制度合理制定提供依据。借助复变函数理论和弹塑性力学理论,构建了原始状态不同裂隙展布下储层应力分布的数理模型;结合损伤理论、有效应力原理以及结构变形理论,构建了排采过程中应力与结构的损伤动态演化模型;基于水运移平衡条件以及储层孔裂隙展布规律,耦合应力、结构变形损伤作用,构建了单相水流阶段动水孔隙度的数理模型。以沁水盆地樊庄区块为例,计算得出:当裂隙宽度为0.1μm左右时,裂隙周围应力、结构损伤加剧,相关研究佐证了这一结论。随着排采的进行,储层压力的降低,动水孔隙度呈指数形式减小并最终趋于稳定。随孔隙度的增大呈线性增大;随尺寸较小的裂隙比例增大呈线性降低。     

温度及压力对CO2置换CH4的影响

利用潞安和寺河煤样进行了不同温度和压力条件下CO2/CH4混合气体的等温吸附/解吸实验,根据Langmuir等温吸附模型及其扩展形式,结合分离因子和单位压降解吸率两个参数,分别分析了温度和压力对CO2置换CH4影响的效果,提出了低温、低压条件下具有更好的置换效果,认为低温低压下置换反应主要向解吸需要能量低、吸附释放能量高的方向进行,即需要能量较小的CO2吸附—CH4解吸方向.研究结果表明:同等条件下CO2吸附能力比CH4吸附能力更强;在3MPa注入压力条件下,随着温度逐渐升高CO2对CH4的分离因子依次减小,显示出温度为20℃时置换效果更佳;在30℃温度条件下,随着压力的的升高,CH4单位压降解吸率依次降低,显示出压力为2MPa时置换效果更好;CO2的吸附能高于CH4的吸附能,在低温、低压的低能量条件下CO2具有相对更好的吸附能力.     

基于损伤力学的煤储层有效应力数学模型

为了准确确定不同煤储层属性在不同围岩应力条件下煤基质部分所受的应力,充分考虑煤储层内部固、液、气三相与孔隙结构耦合作用,构建煤基质所受应力数学模型。考虑煤储层内部物质组成,以球形孔隙结构为基础构建了煤储层几何概念模型,结合弹塑性力学理论得出有效应力系数数学模型;引入损伤力学理论,充分考虑煤岩总应力、孔隙应力损伤演化过程,构建了煤储层基质有效应力数学模型。以樊庄区块煤原始储层参数为例,得出研究区不同储层物性参数对有效应力的影响:有效应力受孔隙度、含气饱和度影响较大,其他条件相同时,随着孔隙度的增加或含气饱和度的增加,煤基质所受应力均呈指数形式减小;受孔隙度影响更为剧烈,与含气饱和度的曲线关系更为明显;孔径分布不同,所受应力也不同,孔隙度相同情况下,随大孔比例增加呈对数形式增加;随含水饱和度增大有效应力呈线性减小。     

CO2置换CH4试验中煤体应变及渗透率的变化

为研究煤层注CO2置换CH4过程中煤体应变及渗透率的变化特征,采用沁水煤田屯留矿3号煤层圆柱体原煤试样,在不同围压(8～20 MPa)及注入压力(1～6 MPa)条件下,进行注CO2置换煤层CH4试验。研究表明：置换试验中,煤样的轴向、径向及体积应变随有效应力的增加呈指数关系降低,随围压的增加而降低;同时随围压的增加,相同压降范围内的轴向、径向、体积应变降幅呈增大趋势;且相同围压条件下,径向应变大于轴向应变。试验同时发现,同一围压下,受有效应力效应、基质收缩效应及滑脱效应等作用影响,煤体渗透率随着有效应力的增加呈现先降低后增加的变化关系;相同有效应力条件下,渗透率随着围压的增大而减小;且在试验压力范围内,有效应力增加后期渗透率相对初期提高了8.53%~22.45%。     

测井曲线识别鱼卡煤田东部ZK0-4井

基于鱼卡煤田东部大量勘探和开采资料,采用地球物理测井中自然伽马、密度、声波时差和电阻率测井划分煤体结构的方法,对鱼卡煤田东部ZK0-4井下含煤段M7煤层进行了煤体结构的识别。结果表明,根据不同煤体结构曲线形态及异常幅值的范围识别出ZK0-4井四段煤层的不同煤体结构:745~746 m段上部0.6 m为原生结构煤,下部0.4 m为夹矸;748~749.5 m段中间夹杂0.5 m泥岩,其余均为碎裂煤;752.5~753.5 m段为粉煤;758~761 m段上下各有1 m碎裂煤,中间为原生结构煤分布少量夹矸。由此判定该井周围M7煤层煤体结构以碎裂煤-粉煤为主,后期煤层气生产井位设计应避开该区域,寻找煤体结构较完整的高渗区域。     

一种新型干法分选设备的研究

分析了当前空气重介质流化床分选技术存在的问题,设计了一种新型干法分选设备,介绍了新设备的分选原理及创新之处,模拟分选煤实验取得了良好效果,为开发新型干法分选设备和实现工业化提供了可靠依据。