本文關鍵詞：注二氧化碳驅替甲烷實驗及數(shù)值模擬分析

  更多相關文章： 甲烷 二氧化碳 注氣壓力 滲透率 驅替

【摘要】：二氧化碳是造成溫室效應的主要原因,甲烷是煤礦生產(chǎn)的主要危害,同時又是一種新型的潔凈能源。然而我國煤層滲透率普遍較低,不利于甲烷的抽排,注入二氧化碳驅替甲烷可以顯著提高采收率。因此,從環(huán)保、安全和能源的角度來講,注入二氧化碳驅替煤層甲烷的開展具有重要意義。本文以煤體孔裂隙結構特征、煤中甲烷的賦存狀態(tài)和氣體運移機理為基礎,開展了二氧化碳驅替甲烷實驗與模擬分析,獲得了不同注氣壓力和不同滲透率條件下驅替過程動態(tài)變化規(guī)律。利用實驗室自主研發(fā)的一套可模擬地應力條件的注氣驅替實驗平臺,首先對制備的型煤試件開展了甲烷、二氧化碳氣體的滲透率測試實驗。實驗結果表明:氣體的滲透率大小同時受到垂直應力和注氣壓力的影響;煤體滲透率隨加載垂直應力增大而降低;注氣壓力較低時滲透率隨壓力上升而減小,當注氣壓力較大時滲透率隨壓力上升而增大;兩種氣體在煤中的滲透率變化規(guī)律基本一致,只是在滲透率大小上存在差異,二氧化碳滲透率高于甲烷。在研究了型煤滲透率的基礎上,開展了一定滲透率條件下不同注氣壓力(1.0、1.2、1.5MPa)時二氧化碳驅替甲烷實驗,不同注氣壓力下的驅替實驗置換效率均在95%以上;通過出氣口各組分濃度的變化趨勢可知,兩種氣體的濃度為互相消長的關系;注入0.433~0.616個置換體積時二氧化碳突破出氣口,二氧化碳突破出氣口后,其濃度緩慢上升而不是迅速變?yōu)榻咏?00%的水平;隨著注氣壓力的增加,突破所需時間逐漸減少,驅替完成所需時間也明顯縮短,提高注氣壓力能夠有效提高驅替的效率�；贒arcy滲流理論、Fick擴散理論、擴展Langmuir吸附理論以及氣體狀態(tài)方程,構建了氣體連續(xù)運動耦合方程,利用Comsol Multiphysics有限元數(shù)值模擬軟件進行了不同注氣壓力和不同滲透率條件下的注二氧化碳驅替甲烷數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結果與實驗結果趨勢吻合,驅替效果良好,注氣壓力由1.0 MPa增加到1.5 MPa,二氧化碳突破出氣口時間從470min縮短至230min,驅替完成時間從550min縮短至280min;滲透率由0.14×10-15m2降低到0.054×10-15m2時,對應驅替時間從420min增長到840min。注氣壓力和滲透率顯著影響驅替效率,注氣壓力提高導致二氧化碳突破出氣口和置換完成的時間縮短;滲透率越低置換所需時間越長,驅替進展越緩慢。
【關鍵詞】：甲烷 二氧化碳 注氣壓力 滲透率 驅替
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD712
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-17
• 1 緒論17-25
• 1.1 引言17
• 1.2 研究目的與意義17-19
• 1.3 研究現(xiàn)狀19-23
• 1.4 主要研究內容與技術路線23-25
• 2 甲烷賦存狀態(tài)及氣體運移機理25-34
• 2.1 煤與甲烷的形成25-26
• 2.2 煤的孔隙結構特征26-27
• 2.3 煤中甲烷賦存狀態(tài)27-29
• 2.4 煤中氣體運移機理29-33
• 2.5 本章小結33-34
• 3 甲烷和二氧化碳滲透實驗34-45
• 3.1 滲透率與應力和孔隙壓力的關系34-35
• 3.2 氣體滲透實驗35-39
• 3.3 滲透實驗結果分析39-44
• 3.4 本章小結44-45
• 4 注二氧化碳驅替甲烷實驗分析45-61
• 4.1 注二氧化碳驅替甲烷機理46-47
• 4.2 力學模型建立47-48
• 4.3 實驗操作程序和實驗方案48-49
• 4.4 驅替實驗結果分析49-59
• 4.5 本章小結59-61
• 5 注二氧化碳驅替甲烷數(shù)值模擬分析61-80
• 5.1 構建數(shù)學模型61-66
• 5.2 注二氧化碳驅替甲烷數(shù)值模擬66-78
• 5.3 本章小結78-80
• 6 結論及展望80-82
• 6.1 主要結論80-81
• 6.2 研究展望81-82
• 參考文獻82-89
• 作者簡歷89-91
• 學位論文數(shù)據(jù)集91

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李傳亮;;地面滲透率與地下滲透率的關系[J];新疆石油地質;2008年05期

2 李志強;鮮學福;;煤體滲透率隨溫度和應力變化的實驗研究[J];遼寧工程技術大學學報(自然科學版);2009年S1期

3 李宏艷;齊慶新;梁冰;彭永偉;鄧志剛;李春睿;;煤巖滲透率演化規(guī)律及多尺度效應分析[J];巖石力學與工程學報;2010年06期

4 馬強;;Uniaxial-strain條件下滲透率變化實驗研究[J];遼寧工程技術大學學報(自然科學版);2010年06期

5 劉浩;蔡記華;肖長波;王濟君;陳宇;;熱處理提高煤巖滲透率的機理[J];石油鉆采工藝;2012年04期

6 郭紅強;馮增朝;劉志祥;王彥琪;;煤體應變對滲透率的影響分析[J];煤礦安全;2013年04期

7 謝國安;上流壓力對測定巖樣滲透率的影響[J];大慶石油地質與開發(fā);1985年03期

8 陳佩珍,徐麗萍,何宗斌,劉傳海;滲透率逐點解釋深度序列模型及其釋解系統(tǒng)[J];測井技術;1988年04期

9 Manmath N.Panda;關振良;謝叢姣;;用粒度分布參數(shù)計算單相滲透率[J];地質科學譯叢;1995年03期

10 問曉勇;伊向藝;盧淵;管保山;梁莉;劉萍;;不同壓裂液對煤巖滲透率傷害實驗評價初探[J];石油化工應用;2011年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 魏斌;;利用流動單元計算高含水油田滲透率[A];2001年中國地球物理學會年刊——中國地球物理學會第十七屆年會論文集[C];2001年

2 高紅梅;蘭永偉;趙繼濤;于秀娟;馬強;;溫度和應力耦合條件下巖石滲透規(guī)律實驗研究[A];滲流力學與工程的創(chuàng)新與實踐——第十一屆全國滲流力學學術大會論文集[C];2011年

3 謝馥勵;馬俊;閻守國;王克協(xié);;利用井孔偶極彎曲波求取VTI孔隙介質滲透率的研究[A];中國地球物理學會第二十三屆年會論文集[C];2007年

4 王克協(xié);馬俊;伍先運;張碧星;;利用偶極聲測井中彎曲模反演滲透率的方法研究[A];1997年中國地球物理學會第十三屆學術年會論文集[C];1997年

5 汪洋;姜瑞忠;何偉;邢永超;;氣體在頁巖儲層中的滲流狀態(tài)及滲透率表征方法研究[A];第十三屆全國水動力學學術會議暨第二十六屆全國水動力學研討會論文集——B水動力學基礎[C];2014年

6 尹太舉;張昌民;;濮53塊在開發(fā)過程中的儲層動態(tài)變化[A];中國西部復雜油氣藏地質與勘探技術研討會論文集[C];2006年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李樂;含隨機裂紋網(wǎng)絡孔隙材料的滲透性研究[D];清華大學;2015年

2 王晉;煤體注CO_2置換CH_4滲透率變化規(guī)律及對采收率影響研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2016年

3 郭慧;注CO_2后煤中礦物質化學反應對滲透率變化的影響研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2016年

4 陳亮;工作面前方煤體變形破壞和滲透率演化及其應用研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2016年

5 董抒華;纖維預制件滲透率的預測及其浸潤過程有限元模擬[D];山東大學;2014年

6 鄭貴強;不同煤階煤的吸附、擴散及滲流特征實驗和模擬研究[D];中國地質大學(北京);2012年

7 潘榮錕;載荷煤體滲透率演化特性及在卸壓瓦斯抽采中的應用[D];中國礦業(yè)大學;2014年

8 馬強;煤層氣儲層滲透率變化規(guī)律理論與實驗研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2011年

9 王會杰;深部裂隙煤巖滲流性質的試驗研究[D];中國礦業(yè)大學（北京）;2013年

10 王啟立;石墨多孔介質成孔逾滲機理及滲透率研究[D];中國礦業(yè)大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王強;煤層中一氧化碳的滲透規(guī)律研究[D];河北聯(lián)合大學;2014年

2 于躍;注漿加固煤體力學性質與滲透率試驗研究[D];黑龍江科技大學;2015年

3 貝雷;復合肥體系氮磷鉀養(yǎng)分透膜性質研究[D];合肥工業(yè)大學;2015年

4 鐘張起;低滲透油藏CO_2驅油規(guī)律及技術經(jīng)濟界限研究[D];中國地質大學(北京);2012年

5 柳朝陽;杏子川油田杏2005井區(qū)注水優(yōu)化研究[D];西安石油大學;2015年

6 鄧博知;流固耦合下溫度對原煤滲透特性影響的試驗研究[D];重慶大學;2015年

7 黃巍;電能質量約束下主動配電網(wǎng)光伏最大滲透率研究[D];北京交通大學;2016年

8 吳玉杰;杏北開發(fā)區(qū)薩葡高油層儲層參數(shù)變化規(guī)律研究[D];東北石油大學;2016年

9 儲小送;淮北地區(qū)構造煤三維滲流裂隙系統(tǒng)表征及滲透率預測[D];中國礦業(yè)大學;2016年

10 王永康;注二氧化碳驅替甲烷實驗及數(shù)值模擬分析[D];中國礦業(yè)大學;2016年

，

本文編號：1076717