超臨界CO2在低滲透煤層滲流規(guī)律研究.pdf

1、　　我國(guó)煤層瓦斯儲(chǔ)量豐富,絕大多數(shù)煤層具有低壓、低滲、低飽和度的儲(chǔ)層特征,煤層瓦斯抽采率普遍低,為提高煤層瓦斯抽采率,利用超臨界 CO2的零表面張力、低粘度、強(qiáng)擴(kuò)散和溶解能力以及對(duì)溫度和壓力改變敏感等特性來(lái)提高低滲透煤層的滲透性,為此進(jìn)行了超臨界 CO2在低滲透煤層的滲流規(guī)律和超臨界 CO2作用前后煤層滲透性變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究,取得如下主要研究成果：
　　(1) 超臨界 CO2 的密度和動(dòng)力粘度與溫度和孔隙壓力的變化規(guī)律滿足Pen

2、g-Robinson狀態(tài)方程：動(dòng)力粘度隨溫度呈現(xiàn)負(fù)指數(shù)變化規(guī)律,隨孔隙壓力呈現(xiàn)正指數(shù)變化規(guī)律；密度隨溫度呈負(fù)指數(shù)規(guī)律,在非超臨界階段,密度隨孔隙壓力呈線性增大規(guī)律,在超臨界階段,密度與孔隙壓力呈現(xiàn)正指數(shù)規(guī)律；
　　(2) 利用 THM三場(chǎng)耦合滲流實(shí)驗(yàn)裝置,通過(guò)改變煤樣的溫度、孔隙壓力和有效體積應(yīng)力條件,完成了包括非超臨界狀態(tài)、過(guò)渡階段、超臨界狀態(tài)三種狀態(tài)在內(nèi)的CO2滲流規(guī)律實(shí)驗(yàn),揭示了煤樣的滲透率和滲透系數(shù)隨溫度、孔隙壓力、有效

3、體積應(yīng)力的變化規(guī)律；
　　(3) 基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論分析,得到了超臨界 CO2在低滲透煤層的非達(dá)西滲流規(guī)律,即流速V與壓力梯度?P變化規(guī)律呈現(xiàn)正指數(shù)關(guān)系 B PV ?Ae ? ( A,B均為大于0的常數(shù)),通過(guò)解析分析得到孔隙壓力的變化規(guī)律；
　　(4) 通過(guò)超臨界CO2作用前后的滲透率曲線比較,相同條件下的經(jīng)過(guò)超臨界CO2作用后的煤樣較原始煤樣滲透率明顯增大；
　　(5) 考慮滲透率與溫度、孔隙壓力和有效體積應(yīng)