煤層氣滲流特征研究——以韓城地區(qū)3號(hào)、5號(hào)煤層為例.pdf

1、煤層氣在成藏、賦存、滲流方面都不同于常規(guī)油氣，開采方式與常規(guī)油氣也有明顯不同。由于技術(shù)所限，煤層氣開發(fā)在我國還處于起步階段，國內(nèi)對(duì)這方面的研究還較少，對(duì)煤層氣開采的許多關(guān)鍵技術(shù)還需要進(jìn)一步進(jìn)行研究。特別是對(duì)煤層中煤層氣的賦存、滲流機(jī)理等方面的認(rèn)識(shí)仍然不足，這些都制約了對(duì)煤層氣經(jīng)濟(jì)、有效地開發(fā)。所以，探討煤層氣開采過程中滲流問題的規(guī)律和特征，對(duì)煤層氣開采技術(shù)的發(fā)展有著重大的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文通過收集研究區(qū)已有的煤層基本數(shù)據(jù)，

2、包括巖性特征、地質(zhì)特征、孔隙結(jié)構(gòu)特征、裂縫割理特征等的資料收集，對(duì)該區(qū)進(jìn)行了全面系統(tǒng)的分析和認(rèn)識(shí)；通過大量實(shí)驗(yàn)研究了在不同條件下對(duì)煤層氣儲(chǔ)層滲透率的影響規(guī)律以及不同氣體通過煤層氣儲(chǔ)層的滲透率對(duì)比分析；并通過實(shí)驗(yàn)得到了煤層氣、水兩相滲流曲線特征。通過研究得到了以下主要認(rèn)識(shí)：
　?。?）韓城地區(qū)3＃煤與5＃煤主要粘土礦物類型為高嶺石，3＃煤全部為高嶺石，5＃煤還含有少量伊利石，平均為12.67％。高嶺石含量平均為87.33％。

3、　?。?）韓城地區(qū)3＃、5＃煤層深度小于500m，煤層厚度小于10m，3＃煤儲(chǔ)層壓力2.80MPa，5＃煤儲(chǔ)層壓力2.39MPa，壓力梯度6-9kPa/m(<9.30kPa/m)，壓力系數(shù)0.6～0.8，具有欠壓儲(chǔ)層特點(diǎn)。滲透率為0.1～10mD，為低滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)層溫度25℃左右，破裂壓力7～9MPa，閉合壓力5～8MPa?？偟膩砜?，該區(qū)煤層的滲透性比較好，有利于氣體的滲流。
　?。?）在煤層氣滲流實(shí)驗(yàn)中，不同的氣體在煤層試樣中的滲

4、流能力有所不同，再考慮到煤層試樣對(duì)不同氣體的吸附能力也不相同，通過實(shí)驗(yàn)測得的氮?dú)鉂B透率最高，二氧化碳最小，而甲烷氣體居于中間。
　?。?）在煤層氣滲流實(shí)驗(yàn)中，氣體在定壓力條件下，考慮到煤層試樣對(duì)不同氣體的吸附能力不同，則不同氣體氣測滲透率所需要穩(wěn)定的時(shí)間也不相同，在較低的氣體壓力下（0.1MPa），3＃煤層試樣氮?dú)鉁y穩(wěn)定所需要的時(shí)間最短平均為15min左右，二氧化碳測穩(wěn)定所需要的時(shí)間最長平均為45min左右，甲烷需要的平均時(shí)間為2

5、5min左右；5＃煤層試樣，氮?dú)鉁y穩(wěn)定所需要的時(shí)間最短為5min以內(nèi)，二氧化碳測穩(wěn)定所需要的時(shí)間最長為50min左右，甲烷需要的平均時(shí)間為20min左右。
　　（5）在煤層氣滲流實(shí)驗(yàn)中，不同的溫度條件下也會(huì)對(duì)氣測滲透率的值有影響，溫度越高，滲透率值越高；溫度從5℃上升到15℃，最終測得的滲透率提高了37.7％。
　　（6）在模擬原始煤層氣開采過程的實(shí)驗(yàn)中得到：煤層中水的存在會(huì)對(duì)煤層氣的開采造成嚴(yán)重的影響，不同的氣體在同一飽和

6、壓力下，收集到氣量與吸附能力有關(guān)，吸附能力最強(qiáng)的二氧化碳?xì)怏w排出的氣量最多，氮?dú)庾钌佟?br>　　（7）在煤層氣、水兩相滲流實(shí)驗(yàn)中，同一塊煤巖心，注入甲烷氣體時(shí)，在不同的注入壓力下得到的氣水兩相相對(duì)滲透率曲線變化趨勢(shì)大致相同，隨著氣體注入壓力的增加，氣相相對(duì)對(duì)滲透率變化速度較快；當(dāng)注入壓力增大到一定程度時(shí)，破壞了束縛的堵塞，某些小孔隙中的地層水也可以參與流動(dòng)，表現(xiàn)為兩相流區(qū)域相應(yīng)的增大。當(dāng)驅(qū)替壓力從0.2MPa提升到0.6MPa時(shí)，3＃