基于煤演化程度的煤储层渗透率发育机理初探

探讨渗透率的发育机理,将为煤层气的勘探选区提供重要的理论基础。本文以煤岩力学性质为切入点,分析了地应力和煤储层渗透性的相关关系,探讨了不同煤阶演化阶段岩石力学参数（弹性模量、泊松比、体积模量）,提出了煤阶与地应力联合作用下的煤储层渗透率的发育特征。研究表明：地应力控制煤储层天然裂隙开启程度和方向,改变储层的孔隙结构;而煤岩热演化可以改变岩石力学性质。二者共同控制煤储层裂隙的大小,进而影响煤储层渗透率的发育。     

煤储层渗透率影响因素

煤储层渗透率对研究煤层气的产出及运移规律有着重要的意义,理清其影响因素对于有效预测煤储层渗透率、寻找有利勘探区具有重要的实际价值。该文从裂隙系统、构造应力、煤岩类型、煤变质程度、煤体结构、温度、有效应力、基质的收缩效应、层理等方面对煤储层渗透性的影响进行了分析,并得出了具有针对性的结论。     

潘庄井田煤储层渗透率预测

为提高煤层开采水平,通过分析地应力、埋深、煤储层压力等对渗透率的影响,分别构建煤储层渗透率与其影响因素之间的拟合关系,利用定量关系对潘庄井田煤储层的渗透率进行了系统预测.预测结果显示:潘庄井田上主煤层3煤的渗透率大约在0.3×10-3～2.1×10-3μm2,下主煤层15煤的渗透率大约在0.4×10-3～0.8×10-3μm2.     

煤储层渗透率动态变化模型与模拟研究

为深入认识开发过程中煤储层渗透率的动态变化特征,修正前人基于有效应力与煤基质收缩耦合影响的煤储层孔隙度和渗透率动态变化理论模型,应用沁水盆地南部生产区块煤层气排采数据及煤储层相关参数,模拟研究区煤层气开发过程中煤储层孔隙度和渗透率动态变化特征,并进行了储层参数敏感性分析。研究表明:煤储层孔隙度和渗透率动态变化具有明显的阶段性,需要建立分阶段预测模型;排采制度合理的情况下,煤储层孔隙度和渗透率会经历先降低后升高的阶段,且随着储层压力的降低,克林肯伯格效应作用明显,气相渗透率增加,煤储层渗透率改善效果明显好于孔隙度改善效果;煤储层渗透率动态变化明显,受控于孔隙压缩系数、弹性模量和朗格缪尔体积,以弹性模量的影响最为显著。     

沁水盆地煤储层渗透率实验和模拟研究

作为中国煤储层开发的一个关键参数,割理的可压缩性一直没有得到充分的研究。在本次研究中,从山西省沁水盆地选取了一些有代表性的煤样,并对这些煤样进行了包括He,N2,CH4和CO2四种气体在不同有效应力和温度下的实验研究。在实验数据的基础上,计算了兰氏常数并绘制出了兰氏曲线,并且也分别绘制了吸附和渗透率的曲线。实验结果表明:有效应力对煤储层的渗透率有重要的影响。在恒温35℃下,对于同一孔隙压力下的四种不同气体,随着有效应力的增加,渗透率是降低的。在实验结果的基础上,通过拟合数据计算出了割理的压缩系数。计算结果显示:对于四种测试气体,在恒温35℃下,随着孔隙压力的增加,割理的压缩系数呈现降低的趋势。此外,随着温度的增加,割理的压缩系数仅仅略微地增长。通过对实验结果的分析和资料研究,有效应力被认为是影响割理压缩性的重要参数。     

煤储层渗透率拟稳定评价方法

为定量评价煤储层渗透率大小,本文从煤层气井压降规律出发,以压降传播到边界为界限,将煤层气井排水降压段的压降规律分为两个阶段,且压力传播到边界之后的阶段为拟稳定流阶段。在此基础上,基于渗流力学理论和物质平衡原理,结合拟稳定流时地层各点压降速度相等,推导得到基于平均地层压力、井底流压、产水量等数据计算煤层渗透率的计算方法,并对该方法的优点及适用性进行论述,形成计算流程。以A区块为例,采用煤层渗透率拟稳定评价方法对A区块7口井进行煤储层渗透率计算,与稳定流法计算结果进行对比可知,拟稳定评价方法的稳定性及合理性明显优于稳定流法;并形成了A区块渗透率平面分布规律,与该区块排采井产气量变化趋势一致,即高渗区高产、低渗区低产,进一步论证了拟稳定评价法计算煤储层渗透率的可靠性。     

基于声震法的煤层气特性测试系统

通过声震法影响煤层气吸附和渗流特性的原理,设计了一种用于煤样对煤层气的吸附/解吸和渗流特性研究的测试系统。该系统以压力试验机为主体,由智能声波发生器、吸附及渗流、加压、变形测试、气体供给。测试等6部分组成。介绍了实验装置的功能和操作方法。实验结果表明该装置完全能够满足加声场与不加声场条件下煤层气的吸附和渗流实验需求。     

煤储层渗透率复合因素数值模型研究

在前人分析渗透率与地应力、埋深、裂隙、储层压力和水文地质条件等相互关系的基础上。指出影响煤储层渗透率最普遍和主要的因素是地应力和埋深。在其基础上，文中以沁水盆地中南部为研究区，通过敷学地质方法，分析和研究渗透率与其影响因素的敷值关系，并研究和建立渗透率影响因素复合模型。     

煤储层渗透率影响因素探讨

煤储层渗透性是影响煤层气开发选区和产量最重要的因素,运用资料查阅、文献综合研究等方法,分析了煤层变质、煤层厚度、煤体结构、构造曲率等因素与煤储层渗透率之间的耦合关系,结果表明,煤储层具有双重孔隙结构,割理裂隙的发育程度直接影响煤层渗透率的大小,天然裂隙的发育密度与煤岩类型条带或分层厚度呈负相关。     

欠饱和煤储层气水有效渗透率动态变化规律

为准确量化正负效应对相渗曲线的影响,采用欠饱和物质平衡方程,将改进的PMG绝对渗透率模型与CPL相对渗透率模型在相同储层压力与含水饱和度下耦合,建立了考虑水侵的欠饱和煤储层有效渗透率动态预测模型,并分析了气水有效渗透率动态变化规律.研究表明:模型将有效渗透率统一为储层压力的函数,能很好反映煤储层正负效应,特别是基质收缩对于气相有效渗透率的改善作用;水侵引起净产水减少,导致含水饱和度降低变缓,抑制气相有效渗透率的升高与水相有效渗透率的下降,但对曲线形态影响微弱;若水侵量不再变化,定速水侵就转化为定量水侵.适当提高排水速度有助于降低水侵的影响.     

Improved computation of pressure coefficient and temperature coefficient of ultrasonic velocity in organic liquids

Based on Jacobson’s molecular free length theory in liquids and the relationship between the ultrasonic velocity and the molecular free length in organic liquids, the equations of pressure coefficient and temperature coefficient of ultrasonic velocity in organic liquids are derived. The calculated pressure coefficient and temperature coefficient of ultrasonic velocity are in good agreement with the measured results.     

有机液声速系数与分子自由程系数关系研究

在Ｊａｃｏｂｓｏｎ液体分子自由程理论以及液体分子自由程压力系数与温度系数的基础上，研究了有机液声速与自由程压力系数、声速与自由程温度系数的关系，给出了具体关系式．由此计算出的声速压力系数和温度系数与参考值符合良好     

幂函数剖面薄圆环振子的扭转振动特性

对剖面厚度按幂函数变化的薄圆环振子的扭转振动进行了理论分析,导出了其等效电路;进而由等效电路得出了扭转振动频率方程及共振频率表达式;探讨了环形振子第1、第2阶共振频率及角位移放大系数与其半径比的关系;给出了薄圆环振子第1、第2阶共振频率及放大系数与其半径比的拟合关系曲线．通过有限元（FEM）模态的分析,表明理论结果与FEM仿真结果吻合,对环形扭转振子的工程设计具有参考价值．     

超声波干扰提高煤层气抽放率的机理

为了对超声波干扰提高煤储层渗透率和煤层气解吸率的作用机理进行研究,分析了空化效应对煤储层渗透率的影响.分析了超声波诱发的热效应,会引起煤-煤层气系统温度升高,煤分子和煤层气分子的热运动加剧,动能增大,促进煤层气分子脱附,提高煤层气解吸率.分析了超声波穿过煤储层时的机械作用.因此利用超声波的空化作用、热效应和机械作用等能有效提高煤储层的渗透率,提高煤层气的解吸率,这为煤层气抽放提供了一种新的思路.     

正交复合超声振动拉丝

为促进超声振动拉丝的实际应用,针对不同施振方式的作用效果,建立了一套正交复合超声振动拉丝实验系统,系统由超声波驱动器、超声振动系统、拉丝模和拉丝机等组成.利用有限元法对正交复合超声振动拉丝进行仿真模拟,分析超声振动拉丝的加工机理.通过对铜丝的一系列拉拔实验,考察了在实际拉丝加工过程中,纵向振动、横向振动和正交复合超声振动对拉拔力和丝表面质量的影响.实验结果表明:当振幅达到一定值后,正交复合超声振动的作用效果最好,能使拉丝机的张力调节周期有效延长3倍以上,减少了丝材的不均匀变形,使拉丝更趋于稳定;当拉拔速度为980 mm.s-1时,可使拉拔力减小近10%,改善了丝材表面质量.     

复合型超声马达纵向振动建模

针对采用一维理论模型在研究复合型超声马达振动特性时分析结果出现误差的情况,设计一种新型双定子复合型超声马达;利用马达的对称性建立了定子纵向振动分析物理模型;将定子纵向与横向振动的动能同时引入Hamilton方程,推导了考虑马达横向振动效应的定子纵向振动分析微分方程与动力边界条件;运用Maple软件对定子运动微分方程进行求解,获得了定子纵向振动固有频率;采用有限元模型与一维理论模型时定子的纵向振动固有频率进行对比计算,并对马达原型机的固有频率进行测定.研究结果表明:所建模型比一维理论模型具有更高的分析精度;分析结果与实验值及有限元计算值吻合.     

非简谐振动对二维流体热膨胀系数和压缩系数的影响

应用Collins模型,计算了二维流体的热膨胀系数、等温压缩系数和热容量差．讨论了原子作非简谐振动对它们的影响结果表明：它们随温度的变化情况与实际液体的相应曲线一致．     

不同结构超声波电机振动特性解析

根据梁的振动基本理论,寻求适合不同结构超声波电机的振动理论与振动方程,分析了环形和柱体两类超声波电机的振动特点、固有频率及主振型.研究得出:分析计算不同结构超声波电机的振动特性应采用不同的振动理论.伯努利欧拉梁理论可以用来估算大直径环形行波型超声波电机的振动特性,但计算柱体行波型超声波电机的振动特性时必须采用铁木辛柯梁理论.     

液体声速压力系数与分子有效摩尔体积关系研究

由液体声速与自由程关系出发,导出声速压力系数表达式,并结合Ｋｕｃｚｅｒａ的结论,研究了液体分子有效摩尔体积与分子势能的关系．     

抗性负载下常见形状函数变幅杆振动特性的比较

利用数值计算方法，分析和比较了3种常见形状函数变幅杆在抗性负载下的振动特性．结果表明，变幅杆的共振频率随容性负载增大而升高，随感性负载增大而降低；位移振幅放大系数随容性负载增大而减小，随感性负载增大先增大后减小．圆锥形变幅杆的共振频率和位移振幅放大系数受负载的影响相对较小，但是在小负载情况下，悬链线形变幅杆和指数形变幅杆有位移振幅放大系数大的优势。