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高煤级煤储层条件下的气体运移机理

刘炎昊

   基于以往对不同煤级煤储层物性及煤层气运移机理的研究成果,结合不同煤级煤的孔裂隙形态观测和孔隙结构参数测试结果,研究了高煤级煤储层孔、裂隙性,吸附、解吸特征,研究发现:高煤级煤的微孔含量较高,孔比表面积较大,压汞测得的孔隙中值半径和孔隙度较小;相对于低煤级煤,高煤级煤内的孔隙具有显著的定向性,但孔隙连通性较差,多为半封闭孔。孔隙形态、结构参数的变化规律,反映了煤化程度增高的过程,也是煤体内微孔含量增大,大孔含量减少,孔隙定向性增大的过程。进一步研究发现,高煤级煤的裂隙系统发育不均衡,外生裂隙较发育,内生及显微裂隙发育稀少,中间缺失次级裂隙的过渡。高煤级煤吸附性总体上要大于中、低煤级煤,但相应地造成气体解吸的困难性。 以沁水盆地为例,探讨了高煤级煤储层条件下,煤层气排采过程中气体的运移过程及扩散、渗流的动态演化规律,构建了适于研究区的煤层气开采过程中气体扩散、渗流模型。研究认为:高煤级煤气藏含气性好,但相对解吸速率低,解吸效率不高,开发难度较大;煤层气排采过程中,孔隙内气体的扩散模式是一个动态变化过程,随着压力的改变,同一孔径范围内会相应经历不同的扩散模式。而由于高煤级煤特有的孔隙属性,Knudsen型扩散非常微弱,过渡型扩散贯穿于排采的整个过程,Fick型扩散主要发生排采降压初期,且在小孔径范围内的扩散速率总体要高于低煤级煤,在大孔径范围内则与之相反;高煤级煤的渗流通道发育不协调,渗流速率有一个快速增大的过程,但总体上仍较低煤级煤低,排采阶段受控于有效应力及煤基质自调节效应,区内储层渗透率呈现规律性变化。……   
[关键词]:高煤级煤;储层物性;气体运移;数学模型;机理分析
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:河南理工大学2010年