• 論文
主辦單位:煤炭科學研究總院出版傳媒集團、中國煤炭學會學術期刊工作委員會

“2021全國煤層氣學術研討會優秀論文”專欄

來源:《煤炭科學技術》2021年第11期

“2021全國煤層氣學術研討會優秀論文”專欄

行業視野

煤層氣

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25個

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25位

專家

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論文

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  • 作者(Author): 《煤炭科學技術》

  • 作者(Author): 《煤炭科學技術》

  • 作者(Author): 孫騰民, 劉世奇, 汪濤

    摘要:CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕集、利用與封存)技術是減少化石能源發電和工業生產過程中CO2排放的關鍵技術,也是我國實現碳中和的兜底技術。CO2地質封存是CCUS技術的核心組成部分,決定了CCUS技術的發展潛力和發展方向,建立適用我國地質特點的CO2封存潛力評價方法,科學評估我國主要沉積盆地CO2封存潛力是我國CCUS技術發展的基礎。國外將CO2地質封存潛力評價分為國家/州級篩選、盆地級評價、場址描述、場址應用4個階段,并將封存地質體特征、區域地質、評估目的、地方保護、社會健康、封存安全和環境風險等作為主要指標,形成了一系列盆地級別評價指標體系,同時針對不同封存地質體,建立了CSLF(碳封存領導人論壇)法、DOE(美國能源部)法、歐盟法,ECOFYS和TNO-TING法等CO2封存量計算方法。我國封存潛力評估整體處于起步階段,尚未建立統一、系統的封存潛力評估方法,采用的封存潛力評價方法主要是基于層次分析法的模糊綜合評價,并發展了封存潛力的次級盆地評價方法和CO2封存量的溶解度計算方法。我國CO2地質封存潛力巨大、方式多樣,封存有利區域為渤海灣盆地、松遼盆地、鄂爾多斯盆地、準噶爾盆地、蘇北盆地和四川盆地。由于中國地質條件的復雜性,采用不同評價方法評估得到的CO2封存潛力差距較大,亟需對深部咸水層、正在開采或枯竭的油氣田、深部不可采煤層、淺海等主要封存地質體開展CO2封存潛力的精細評估。
  • 作者(Author): 許江, 蔡果良, 彭守建, 甘青青, 王瑞芳

    摘要:利用自主研發的二次炭化熱壓型煤成型試驗裝置,在炭化溫度分別為250、300、350和400 ℃條件下制備了二次炭化型煤試件,采用掃描電鏡、核磁共振、比表面和孔徑分布分析儀對熱壓型煤進行了測試分析,研究炭化溫度對熱壓型煤吸附特性、孔隙發育及微觀結構的影響。結果表明:隨著炭化溫度的升高,二次炭化型煤的水分逐漸降低,灰分和固定碳含量逐漸升高,揮發分先升高后降低,密度先增大后減??;煤樣在熱解過程中會形成膠狀物質并均勻分布在煤粒表面,并固化填充煤粉顆粒間隙,隨著溫度的進一步升高,煤樣表面由光滑完整的層狀結構轉變為碎塊結構;原煤中小孔占比最多,隨著溫度的升高二次炭化型煤小孔占比呈現先增加后減少的趨勢,中大孔占比呈現先減少后增加的趨勢;在300 ℃條件下的二次炭化型煤與原煤試件都以吸附孔為主,且孔隙之間連通性較差,隨著溫度繼續升高后,二次炭化型煤以滲流孔為主,吸附孔相對減少;原煤試樣和二次炭化型煤的等溫吸附線符合IV型等溫吸附線,原煤和二次炭化型煤的各孔徑段比表面積分布較均勻,都呈單峰分布,隨著炭化溫度的升高,二次炭化型煤的比表面積呈現出先增大后減小的趨勢,平均孔徑呈現出先減小后增大的趨勢,最大吸附量呈現先增加后減少的趨勢。
  • 作者(Author): 賈立, 彭守建, 許江, 陳捷仁, 吳斌

    摘要:為研究多層疊置含氣系統煤層氣合采過程中儲層流體動態響應特征,利用具有自主知識產權的多層疊置含氣系統煤層氣合采物理模擬試驗裝置,開展層間壓差分別0.2、0.4和0.6 MPa的合采試驗,分析了合采過程中的儲層流體動態響應特征。研究結果表明:儲層壓力演化具有階段性變化特征,儲層壓力變化曲線分為驟降型、屏蔽型和倒灌型。合采初期會發生層間干擾,使得流體運移呈現離心流變化特征,表明煤層氣發生反向流動。在進行合采時,井筒連通了不同的能量體,煤儲層系統之間能量動態平衡狀態遭到破壞,使得流體從高能量含氣系統向低能量含氣系統轉移,使得流體運移被抑制或屏蔽,而隨著含氣系統間流體能量差異的增大,則高能量系統的流體倒灌進入較低能勢系統中。層間壓差增大,層間干擾現象顯著,合采兼容性變差,儲層壓力回升幅值增大,儲層流場離心流范圍增大,儲層傷害面積增廣。層間壓差分別從0.2 MPa增加至0.4 MPa和0.6 MPa時,煤層氣倒灌量分別從0.42 L增加至3.73 L和7.97 L,合采累積流量從218.74 L減小至208.61 L和192.21 L。
  • 作者(Author): 肖翠, 陳貞龍, 金曉波

    摘要:煤體結構是影響煤層氣井壓裂改造效果的關鍵因素,準確預測煤體結構分布規律,厘清不同煤體結構組合模式對壓裂改造的影響程度對于提高壓裂工藝的適應性尤為重要?;谘哟厦簩託馓飵r心和測井曲線建立煤體結構識別模板,開展煤體結構模式定量化識別和劃分,明確不同模式的分布規律及主控因素,并分析不同模式的壓裂改造效果,結果表明:煤體結構可以劃分為硬煤和軟煤2種類型,縱向上非均質性強,呈現為“兩類五型”的組合模式:單層結構(硬煤、軟煤)、多層疊加型結構(硬煤-軟煤、軟煤-硬煤、軟煤-硬煤-軟煤),不同模式的形成主要受構造和沉積共同控制,平面分布上以單層硬煤為主,單層軟煤主要發育在氣田東北部以及中部斷裂帶附近,其他類型在低序級斷層附近局部發育;整體上可改造性:單層硬煤>多層軟硬煤疊加結構煤>單層軟煤,與開發效果的規律具有一致性,其中多層軟硬煤疊加結構煤中硬煤厚度占比≥60%,產氣效果較好;上述煤體結構模式的差異性導致常規壓裂工藝存在局限性,根據不同煤體結構模式的改造效果差異,提出了針對性的壓裂優化建議改善開發效果。研究成果對氣田后期壓裂施工中工程甜點段優選以及壓裂方案優化具有較好的指導意義。
  • 作者(Author): 陳躍, 馬卓遠, 馬東民, 李衛波, 李國富, 楊甫, 鄭超, 滕金祥, 伋雨松

    摘要:煤的潤濕性是煤-水界面作用體現,也是影響甲烷吸附/解吸的重要因素。為了分析不同宏觀煤巖組分潤濕性差異及對甲烷吸附/解吸的影響,基于大佛寺井田4號煤不同類型鏡煤、暗煤樣品(空氣干燥基樣、平衡水樣及不同活性劑改性后煤樣)潤濕性及甲烷吸附/解吸實驗結果,分析不同宏觀煤巖組分潤濕性差異及其對吸附/解吸的影響。結果表明,煤-水接觸角均小于90°,具親水性,鏡煤為66.9°,暗煤為61.2°,暗煤潤濕性比鏡煤好。不同活性劑溶液對煤樣處理后潤濕性由差到好依次為G502樣(疏水性)、6501樣、LAS樣、JFC樣,G502促使煤潤濕反轉,鏡煤和暗煤接觸角分別增大至98.8°、90.3°,其他3種活性劑均可改善煤的潤濕性,接觸角最低降至32.5°。相較于暗煤,鏡煤的微孔隙相對發育,占比高達80%,孔隙連通性差,潤濕性差,吸附甲烷能力較強,但甲烷解吸效率低于暗煤。煤的潤濕性與吸附甲烷的能力負相關,不同樣品飽和吸附量為5.63~26.98 cm3/g,G502樣、空氣干燥樣、平衡水樣、6501樣、JFC樣、LAS樣吸附能力依次變弱。解吸能力則與潤濕性呈正相關,解吸能力由低到高依次為G502樣、6501樣、JFC樣、LAS樣。煤的潤濕性越好,煤-水界面分子作用越強,煤基質表面易被大量水分子占據,水、甲烷分子競爭吸附,煤吸附甲烷能力變弱,但同時也促進了甲烷解吸。

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