注气驱替煤层气机理研究

从煤对气体的吸附理论出发，从而得出煤对不同气体吸附能力的强弱及注气驱替煤层气机理，从理论上阐述了注入氮气和二氧化碳提高煤层气采收率的可行性。     

注气提高煤层气采收率研究进展

煤层气将成为我国继煤炭和石油天然气之后的战略性接替能源，它的开发和利用既能解决我国天然气的不足，又能从根本上消除了煤炭开采中造成的瓦斯突出等灾害，还可以减少了大量瓦斯排放到大气中造成的环境污染以及改善我国的能源结构。论文详细阐述了煤层气赋存状态、煤层气吸附与解吸机理、煤层气开采基础与提高采收率方法，分析了注气增产法开发煤层气机理，指出了注气增产法开发煤层气的研究方向。     

注气驱替煤层气作用机理的探讨

阐述了煤对气体单分子层吸附与多分子层吸附理论，将煤层对不同气体吸附进行比较，得出煤对不同气体吸附能力强弱，并阐述了注气驱替煤层气作用原理及其优点，从而证明了注气驱替煤层气的可行性。     

温度场对注气驱替煤层气运移影响的数值分析

根据热弹性力学、对流弥散理论和多孔介质热力学原理,建立了包含煤的变形方程、气体运移方程、热传导的注气驱替热-流-固多物理场全耦合数学模型,求解耦合模型,研究温度场对注气驱替开采煤层气运移过程的影响。结果表明:煤层温度升高可以促进煤层气解吸,加速煤层气产出。研究成果可为注气驱替开采煤层气工程实践提供相应的理论基础,对深部开采高瓦斯矿井时施行先抽后采技术具有借鉴意义。     

注气驱替机理研究现状及展望

注气驱替因其安全环保性成为近年来解决低渗煤层瓦斯抽采问题的主要方法之一。将注气驱替机理总结为3种,即气体的置换作用、驱赶作用及支承作用,分析了注气压力、气体种类、温度等因素对3种作用的影响;认为在3种作用中驱赶作用起主导作用,主要通过压力势差来强化抽采,区别于其他压裂方式强化抽采。总结了目前注气驱替技术的研究进展,对相关重点和难点进行归纳,认为大多实验是以单变量研究为主,考虑复合影响因素共同作用的研究较少。最后在目前注气驱替技术的运用基础上,从液氮致裂—注气驱替联合增产技术、智能化注气驱替技术、高温气体注气驱替技术3个方面展望未来注气驱替技术的运用。     

煤层气赋存状态及提高煤层气采收率的研究

在我国的煤层气资源储量中，埋深2000m以浅的储量约35万亿m^3，开发潜力巨大。本文介绍了为加大煤层气资源的开发，在煤层气赋存及提高煤层气采收率方面所作的一些基础研究：     

变压吸附法提纯驱替煤层气中甲烷的实验研究

通过采用二氧化碳驱替煤层气的甲烷可为二氧化碳的封存提供经济价值,但二氧化碳的混入易降低煤层气的利用价值,因而需通过气体分离的方法对甲烷进行提纯后再进入管网并输送至下游用户使用。为了进一步实现CO₂的捕集与煤层气的提纯利用,使用自制吸附剂进行CH₄/CO₂变压吸附分离中试实验研究,即利用变压吸附中试实验装置以探索不同工艺参数对产品气体积分数和吸附剂处理量的影响,并通过连续性变压吸附实验,形成完整的CO₂/CH₄分离提纯工艺。实验结果表明,通过两级变压吸附工艺提纯后,CH₄体积分数可由原料气中的80%提升至99.21%,回收率达94.93%,CO₂体积分数由20%降低至1%以下。使用变压吸附法能够提纯CO₂驱替煤层气中的甲烷,从而降低CO₂驱替煤层气工艺对煤层气浓度的影响。通过两级变压吸附提浓甲烷实验,已形成产出气压缩、脱水除油除尘净化、两级变压吸附CO₂/CH_4...     

注气驱替煤层甲烷的有效影响半径研究

为了确定井下煤层注气有效影响半径,以煤层瓦斯渗流理论、瓦斯扩散理论、多元气体竞争吸附、能量守恒以及理想气体状态方程为基础,以钻孔周围煤体瓦斯流动场为研究对象,建立了井下注气驱替煤层甲烷的数学模型,并以石港煤矿的实测参数为计算依据,利用Comsol软件对抽采钻孔在不同注气时间、不同注气压力下瓦斯流动进行了数值模拟,发现注气有效影响半径随注气时间和注气压力的增大而增大,为现场注气提供依据。     

提高煤层气采收率途径的探讨

在概述国内外煤层气开发现状的基础上，着重介绍了水力压裂和注气驱替以提高煤层气采收率的新方法，对加快煤层气开发具有十分重要的现实意义。     

浅述提高煤层气采收率方法

根据我国煤层气的储层特征及储层状况,对影响煤层气采收率的主要因素,以及提高煤层气采收率的开发技术和储层激励技术进行了分析,并介绍相关技术的优缺点。     

高温、高压注气提高煤层气产率的研究

煤层气的产出遵循“解吸—扩散—渗流“的过程。首先分析了影响煤层气产出的因素,而后主要结合地下气化尾气(CO2、N2)的处理和煤层气开发,提出了煤层气在高温、高压注入地下气化尾气的情况下从煤层中释放出来。     

高温、高压注气提高煤层气产率的研究

煤层气的产出遵循"解吸-扩散-渗流"的过程.首先分析了影响煤层气产出的因素,而后主要结合地下气化尾气(CO2、N2)的处理和煤层气开发,提出了煤层气在高温、高压注入地下气化尾气的情况下从煤层中释放出来.     

塔河油田缝洞型油藏注气提高采收率机理研究

自2012年塔河油田开展了单井注氮气矿场试验,并取得了较好的效果。但是注气提高采收率的机理不清。通过调研,世界范围内注气提高采收率通常采用二氧化碳气体。在高温高压条件下进行了物理实验,结合理论计算,对二氧化碳及氮气在塔河油田条件下的最小混相压力,在原油中的溶解度,对原油密度、粘度的影响,以及在原油中的体积膨胀系数等进行了深入研究。由此得出了注入二氧化碳及氮气提高塔河油田缝洞型油藏采收率的机理。在塔河油田重质油条件下,二氧化碳/氮气与原油均不会发生混相。二氧化碳在原油中的溶解度大,对原油密度的改变作用更大,对原油的降粘作用更明显。因此,二氧化碳可以改善原油流动性,扩大波及体积。但是,氮气在原油中的混相压力更高,更容易形成气顶,对油水的重力分异能力强。     

提高煤层气采收率技术的经济评估

本文确认了（ECOMERS—UT）模拟系统在评估提高煤层气采收率技术方面的有效性，论述了煤层特性和注入气体组成对煤层甲烷产量的影响，并对在中国实施提高煤层气采收率技术项目进行了生产预测和经济效益评估。     

注CO_2提高煤层气采收率技术研究现状

中国埋深2 000 m以浅的煤层气资源潜力巨大。研究表明,向煤层中注入CO2提高煤层气采收率技术具有巨大潜力,能够实现中国2 000 m以浅煤层气产量增产3.751×1012m3。本文从多元气体的竞争吸附、煤吸附CO2之后的体积膨胀及其对渗透率和力学性质的影响以及世界各地的现场试验3个方面介绍这一技术在世界范围内的发展历程和研究进展。列举了几个国家利用这一技术的现场试验情况,试验结果较为相似。最后指出了在室内研究和现场测试中需要考虑的一些问题,诸如多元气体竞争吸附与煤分子结构的关系研究、吸附膨胀量和气体注入量、注入压力和煤阶之间的关系研究、注CO2引起的吸附膨胀对后期煤矿采煤作业的影响和安全威胁。     

注热CO_2驱替增产煤层气试验研究

当前煤变质程度高、割理不发育及煤储层压力低等因素严重制约着我国煤层气的开采与利用。为完善注CO_2驱替增产煤层气的基础理论研究,利用自主研发的煤层瓦斯驱替装置探讨了不同注气温度与注气压力条件下CO_2对煤层瓦斯驱替置换的效果,并分析了注气温度与压力对煤体的变形与渗透率的影响。研究发现:驱替气体注气压力与温度是影响CH_4产出率与CO_2储存量的关键因素,提高注气温度与注气压力能够在单位时间内驱替出更多的CH_4并存储更多的CO_2;注气压力由2 MPa增至4 MPa,CH_4产出率可提高6.7%~17.4%,CO_2储存量可提高78.60/%~99.7%;注气气体温度从28℃上升至60℃,CH4_产出率与CO_2储存量分别增加40.0%~43.8%和23.8%~38.4%,而驱替置换比降低8.4%~20.2%;驱替压力与温度的增加会使得煤体轴向应变增加98.1%和104.7%;常温注气试验后煤体渗透性下降37.1%~71.3%,提高驱替温度可使渗透率下降幅度降低19.8%~64.3%。     

注气驱替煤层瓦斯时效特性影响因素分析

为了分析注气驱替煤层瓦斯时效特性的影响因素,建立了注N2驱替煤层瓦斯的数学模型,采用COMSOL Multiphysics软件模拟了注气压力、抽采负压和注气时间对注气驱替煤层瓦斯时效特性的影响,研究了不同条件下煤层瓦斯含量和消突周期的变化规律,结果表明:注气压力越大,瓦斯含量下降越快,消突周期越短,合理的注气压力为0.5 MPa;抽采负压对其时效特性的影响不大,合理的抽采负压为5～13 kPa;煤层瓦斯含量随着注气时间的增加逐渐下降,注气孔附近为注气驱替煤层瓦斯的薄弱区域.在石港公司进行注气驱替煤层瓦斯现场试验,通过与数值模拟结果的对比得出:在相同的条件下,实测的瓦斯含量总是略小于模拟结果,并对造成这种差异性的原因进行了分析.     

火烧煤层提高强水敏储层煤层气采收率初探

常规开采煤层气的方法是排水降压开采,即通过排采地层水降低压力促使煤层气解吸。而针对水敏性储层,在常规开采方式采出效率较低的情况下,提出采用火烧煤层的方式进行煤层气增产,并分别从温度、压力、表面积、竞争吸附等方面阐述其在理论上的可行性,温度提高分子活性,压力提供扩散动力,表面积提供扩散路径,竞争吸附促进解吸等,并通过强水敏储层实例验证,在储层经过火烧煤层改造后,煤层气的采收率有了较大的提高。     

火烧煤层提高煤层气采收率技术的可行性研究

从火烧煤层机理、煤炭地下气化技术原理及其实验研究,类比探讨了火烧煤层提高煤层气采收率的可行性,并与现有的提高煤层气采收率技术进行了对比。研究认为火烧煤层技术通过利用煤层自身燃烧产生的热量和CO_2等气体,可以达到提高煤层气采收率的目的,未来的应尽快开展火烧煤层提高煤层气采收的模拟实验,对其机理和关键控制技术进行深入研究。     

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。