【摘要】：本論文以大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05034-001)為依托,基于國(guó)家留學(xué)基金委支持的聯(lián)合培養(yǎng)模式以及國(guó)內(nèi)外導(dǎo)師科研團(tuán)隊(duì)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(jì)算所需要的理論與實(shí)際基礎(chǔ),開(kāi)展了低階煤孔隙結(jié)構(gòu)、煤層氣儲(chǔ)集機(jī)理、原始含氣量以及含氣性影響因素方面的研究。運(yùn)用多種測(cè)試技術(shù)與手段精細(xì)刻畫(huà)低階煤巖不同級(jí)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(shí)驗(yàn)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(wú)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(huà)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(cè)試手段只能測(cè)試有限孔徑范圍和數(shù)據(jù)無(wú)法綜合利用的弱點(diǎn),孔徑分布從納米級(jí)微孔至微米級(jí)裂隙,并利用多種測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)整體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行驗(yàn)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(chǔ)氣空間�；诘碗A煤氣體吸附和游離氣儲(chǔ)集的特點(diǎn),提出了低階煤適用的煤層氣儲(chǔ)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(guò)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(chǔ)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(jìng)爭(zhēng)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(duì)已有的游離氣計(jì)算模型存在對(duì)游離氣儲(chǔ)集機(jī)理認(rèn)識(shí)不足以及對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)定量不精確的特點(diǎn),基于低階煤游離氣的儲(chǔ)集機(jī)理,綜合運(yùn)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(jì)算模型。該模型劃分了不同級(jí)別的孔隙度以及水分含量對(duì)游離氣儲(chǔ)氣空間的影響。利用新的模型計(jì)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(guò)50%�？紫督Y(jié)構(gòu)、煤級(jí)、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(duì)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(duì)吸附氣量和游離氣量的影響均較大。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P618.13
【圖文】：

力過(guò)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(shí)際在計(jì)算中、高階煤甲遍的是 Langmuir 方程。儲(chǔ)集機(jī)理d 和 Schatzel（1998）提到煤層氣正是因?yàn)榕c常規(guī)天然氣了最初按照常規(guī)天然氣資源評(píng)價(jià)方法對(duì)煤層氣資源的評(píng)來(lái)對(duì)吸附氣越來(lái)越深入的認(rèn)識(shí)。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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)層與中、高階煤儲(chǔ)層之間，儲(chǔ)氣規(guī)儲(chǔ)層的聚氣機(jī)理。

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(guò)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(guó)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(kāi)展了野外調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)考察交流和樣品采集工作。對(duì)采集的重點(diǎn)礦區(qū)典型低階煤樣品進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)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(shí)驗(yàn)、CT 掃描、核磁共振、XRD 全巖衍射分析、孔隙度測(cè)定、甲烷等溫吸附/解吸等系列實(shí)驗(yàn)�；趯�(shí)驗(yàn)數(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(chǔ)集空間特征、氣體儲(chǔ)集機(jī)理以及含氣量的計(jì)算提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。論文工作量統(tǒng)計(jì)如表 1-3。

我國(guó)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(guó)臺(tái)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(lái)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(lái)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(zhǎng)焰煤為主。采樣點(diǎn)分布如圖 2-1。

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本文編號(hào)：2796553