本文關(guān)鍵詞：模擬地層條件煤巖氣水流動行為研究

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【摘要】：煤層氣作為一種清潔能源,其開發(fā)不僅能彌補常規(guī)天然氣供應(yīng)的短缺,還能降低煤礦開采過程中的瓦斯災(zāi)害。煤巖儲層基質(zhì)微孔是煤層氣吸附賦存的主要空間,裂隙是氣、水的主要滲流通道。煤巖儲層中氣水的滲流是影響氣井產(chǎn)量的重要因素,由于煤巖儲層本身具有低孔低滲、性脆易碎、吸附性強、非均質(zhì)性強等特征,且滲透率具有應(yīng)力敏感性,因此模擬地層條件下的煤巖氣水流動行為研究具有重要意義。論文選取沁水盆地太原組15號煤層為研究對象,分析了煤巖的礦物組分,并利用掃描電鏡、液氮吸附等手段對煤巖孔隙-裂隙結(jié)構(gòu)進行了表征。煤樣中微裂隙較為發(fā)育、孔隙連通性差,具有易碎、滲透率低等特性,且煤樣中微孔發(fā)育,孔徑分布在1～1Onm之間,主要集中在2nm附近。揭示了煤巖的吸附特性及吸附氣對煤巖物理性質(zhì)的影響。運用HKY-II型全自動吸附氣含量測試系統(tǒng),測定了平衡水煤樣對單組分氣體的吸附強度,表明氣體在煤巖中吸附強度為C02CH4N2;分別測量了吸附CH4前后的煤樣表面與模擬地層水的潤濕接觸角,表明吸附CH4導(dǎo)致煤巖的疏水性增強;吸附各類氣體后會導(dǎo)致煤巖基質(zhì)膨脹,吸附性越強,膨脹量越大;同時吸附會導(dǎo)致煤巖力學性質(zhì)弱化。明晰了有效應(yīng)力和孔隙壓力對煤巖流體滲流能力的影響機理。隨有效應(yīng)力的增加,煤巖氣相、液相滲透率均逐漸降低,當有效應(yīng)力增至一定值后,滲透率將不再變化而趨于穩(wěn)定;當有效應(yīng)力不變時,隨孔隙壓力的增加,煤巖的氣相滲透率逐漸降低,氣體吸附性越強,滲透率降低越明顯。煤巖CH4和CO2滲透率隨孔隙壓力增加存在臨界值,基質(zhì)膨脹和有效應(yīng)力分別在臨界值前后對滲透率的變化起主導(dǎo)作用;在孔隙壓力變化的整個過程中,氦氣的滲透率表現(xiàn)為隨孔隙壓力增大不斷增大。煤巖吸附甲烷之后,水濕性減弱,煤巖表面對液體的黏附力減弱,增加了液體的流動性,巖心液相滲透率增加。運用自行研制的煤巖氣水兩相滲流實驗裝置,分別測定了煤巖氦氣-水相對滲透率曲線和CH4-水相對滲透率曲線。相比于氦氣測試的氣水相對滲透率,采用CH4測試的煤巖氣相相對滲透率降低,液相相對滲透率升高,束縛水飽和度降低。在煤巖氣水流動行為實驗研究中,應(yīng)選取全直徑巖心,考慮煤巖吸附氣平衡后再飽和地層水,測試過程中通過降低回壓的方式不斷降低孔隙壓力,模擬氣井生產(chǎn)動態(tài)。
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TD841

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本文編號：1292773