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低階煤煤層氣儲集機(jī)理及原始含氣量模擬研究

發(fā)布時間:2020-08-18 18:08
【摘要】:本論文以大型油氣田及煤層氣開發(fā)國家科技重大專項(2011ZX05034-001)為依托,基于國家留學(xué)基金委支持的聯(lián)合培養(yǎng)模式以及國內(nèi)外導(dǎo)師科研團(tuán)隊的技術(shù)支持和指導(dǎo),深刻剖析“低階煤原始含氣量”模擬計算所需要的理論與實際基礎(chǔ),開展了低階煤孔隙結(jié)構(gòu)、煤層氣儲集機(jī)理、原始含氣量以及含氣性影響因素方面的研究。運用多種測試技術(shù)與手段精細(xì)刻畫低階煤巖不同級別的孔隙結(jié)構(gòu)特征,低溫液氮結(jié)果反映了煤巖100nm的孔隙結(jié)構(gòu),壓汞實驗結(jié)果則反映了煤巖100nm的孔隙結(jié)構(gòu),核磁共振和CT掃描直觀無損地表征更大范圍的孔/裂隙。SEM定性分析孔、裂隙、礦物的發(fā)育特征,EDX、XRD定量化煤巖中的礦物類型和含量;诰(xì)刻畫的煤巖孔隙結(jié)構(gòu)特征,構(gòu)建了孔裂隙連續(xù)分布模型。該模型克服了不同測試手段只能測試有限孔徑范圍和數(shù)據(jù)無法綜合利用的弱點,孔徑分布從納米級微孔至微米級裂隙,并利用多種測試數(shù)據(jù)對整體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行驗證調(diào)整,可用于標(biāo)定孔隙度和水分含量,細(xì)化低階煤的儲氣空間;诘碗A煤氣體吸附和游離氣儲集的特點,提出了低階煤適用的煤層氣儲集機(jī)理。主控的吸附機(jī)理受孔隙結(jié)構(gòu)(孔隙組合)的影響,隨著壓力的增大,微孔迅速達(dá)到充填狀態(tài)(亦可認(rèn)為是單層吸附飽和狀態(tài)),過渡孔處于單層吸附趨于飽和狀態(tài),中、大孔則處于單層吸附未飽和狀態(tài);游離氣的儲集主要受可占據(jù)空間影響,吸附氣和水分是游離氣最大的競爭者,基質(zhì)孔是游離氣賦存的主要空間,基質(zhì)吸附孔中含吸附氣、游離氣、水分,裂隙滲流孔中,以液態(tài)水為主,存在少量游離氣。針對已有的游離氣計算模型存在對游離氣儲集機(jī)理認(rèn)識不足以及對孔隙結(jié)構(gòu)定量不精確的特點,基于低階煤游離氣的儲集機(jī)理,綜合運用了低階煤孔隙連續(xù)分布模型,提出了新的游離氣含量的計算模型。該模型劃分了不同級別的孔隙度以及水分含量對游離氣儲氣空間的影響。利用新的模型計算了低階煤的原始含氣量,發(fā)現(xiàn)吸附氣量低、孔隙結(jié)構(gòu)特征以大中孔為主的煤巖其游離氣含量高,且隨著壓力的增大,游離氣量所占比例可超過50%?紫督Y(jié)構(gòu)、煤級、煤巖顯微組分、水分和礦物與吸附氣含量呈正相關(guān),與游離氣含量呈負(fù)相關(guān),對比分析結(jié)果表明粘土礦物含量與吸附氣量的正相關(guān)性最大,固定碳含量與游離氣含量的負(fù)相關(guān)性最大。微觀結(jié)構(gòu)對吸附氣量和游離氣量的影響均較大。
【學(xué)位授予單位】:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號】:P618.13
【圖文】:

常規(guī)天然氣,煤儲層,儲層,低階煤


力過大(8-10Mpa 以上),單分子層吸附模型的適用性受附現(xiàn)象。Langmuir 單分子層吸附模型和 BET 多分子層吸應(yīng)用最廣泛的兩種吸附模型。實際在計算中、高階煤甲遍的是 Langmuir 方程。儲集機(jī)理d 和 Schatzel(1998)提到煤層氣正是因為與常規(guī)天然氣了最初按照常規(guī)天然氣資源評價方法對煤層氣資源的評來對吸附氣越來越深入的認(rèn)識。常規(guī)天然氣中,氣體呈顆粒間的孔隙內(nèi)(孔隙尺寸遠(yuǎn)大于煤儲層中的微孔);中以微孔隙中呈吸附狀態(tài)的氣體為主;而低階煤煤儲層由微孔中的吸附態(tài)氣體,大孔中也存在可觀的游離氣量(的孔隙特征介于常規(guī)儲層與中、高階煤儲層之間,儲氣規(guī)儲層的聚氣機(jī)理。

技術(shù)路線圖,論文,低階煤


圖 1-2 論文技術(shù)路線圖1.4 完成的主要工作量論文完成過程中,調(diào)研和收集了大量的文獻(xiàn)資料,為滿足論文要求,先后赴我國主要的低階煤盆地的部分礦區(qū)(鄂爾多斯盆地、海拉爾盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、吐哈盆地)開展了野外調(diào)查、現(xiàn)場考察交流和樣品采集工作。對采集的重點礦區(qū)典型低階煤樣品進(jìn)行了大量的實驗室測試工作,包括工業(yè)分析、煤巖煤質(zhì)、掃描電鏡分析、低溫液氮吸附、壓汞實驗、CT 掃描、核磁共振、XRD 全巖衍射分析、孔隙度測定、甲烷等溫吸附/解吸等系列實驗;趯嶒灁(shù)據(jù)分析,繪制了大量的基礎(chǔ)圖件和分析圖件,為研究低階煤的儲集空間特征、氣體儲集機(jī)理以及含氣量的計算提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。論文工作量統(tǒng)計如表 1-3。

采樣分布


我國的低階煤主要分布在鄂爾多斯盆地東北緣的石炭-二疊紀(jì)含煤區(qū),西北侏羅紀(jì)含煤盆地,東北中-新生代斷陷盆地,第三紀(jì)褐煤盆地,其中,老第三紀(jì)含煤盆地主要分布在環(huán)太平洋構(gòu)造帶,新第三紀(jì)含煤盆地主要分布在滇藏區(qū);另外在我國臺灣也分布有新第三紀(jì)褐煤盆地。所采樣品中選取 14 件,涉及西北侏羅紀(jì)的吐哈盆地和準(zhǔn)噶爾盆地,東北的海拉爾盆地以及鄂爾多斯盆地(表 2-1)。其中 1 件采自吐哈礦區(qū)的紅湖煤礦中侏羅統(tǒng)西山窯組 4#煤層(T1),埋深 300m 左右,煤厚一般為 3.17-12.82m,低變質(zhì)煙煤;3 件采自烏魯木齊礦區(qū)硫磺溝煤礦中侏羅統(tǒng)西山窯組 9#煤層(Z2-Z4),埋深在 225-270m,煤厚一般為 28.01-38.83m,中變質(zhì)煙煤;1 件來自伊敏礦區(qū)早白堊統(tǒng)伊敏組 9#煤層(H5),埋深在 290m 左右,煤厚一般為 0.53-13.76m,低變質(zhì)煙煤;1 件樣品來自鄂爾多斯盆地北部的準(zhǔn)格爾礦區(qū)的上石炭統(tǒng)太原組6#煤層(E6),8 件樣品采自鄂爾多斯盆地的侏羅紀(jì)含煤區(qū)(E7-E14),煤層埋深 190-700m,以長焰煤為主。采樣點分布如圖 2-1。

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本文編號:2796553

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