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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

“2021全国煤层气学术研讨会优秀论文”专栏

来源:《煤炭科学技术》2021年第11期

“2021全国煤层气学术研讨会优秀论文”专栏

行业视野

煤层气

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  • 作者(Author): 《煤炭科学技术》

  • 作者(Author): 《煤炭科学技术》

  • 作者(Author): 孙腾民, 刘世奇, 汪涛

    摘要:CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕集、利用与封存)技术是减少化石能源发电和工业生产过程中CO2排放的关键技术,也是我国实现碳中和的兜底技术。CO2地质封存是CCUS技术的核心组成部分,决定了CCUS技术的发展潜力和发展方向,建立适用我国地质特点的CO2封存潜力评价方法,科学评估我国主要沉积盆地CO2封存潜力是我国CCUS技术发展的基础。国外将CO2地质封存潜力评价分为国家/州级筛选、盆地级评价、场址描述、场址应用4个阶段,并将封存地质体特征、区域地质、评估目的、地方保护、社会健康、封存安全和环境风险等作为主要指标,形成了一系列盆地级别评价指标体系,同时针对不同封存地质体,建立了CSLF(碳封存领导人论坛)法、DOE(美国能源部)法、欧盟法,ECOFYS和TNO-TING法等CO2封存量计算方法。我国封存潜力评估整体处于起步阶段,尚未建立统一、系统的封存潜力评估方法,采用的封存潜力评价方法主要是基于层次分析法的模糊综合评价,并发展了封存潜力的次级盆地评价方法和CO2封存量的溶解度计算方法。我国CO2地质封存潜力巨大、方式多样,封存有利区域为渤海湾盆地、松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、苏北盆地和四川盆地。由于中国地质条件的复杂性,采用不同评价方法评估得到的CO2封存潜力差距较大,亟需对深部咸水层、正在开采或枯竭的油气田、深部不可采煤层、浅海等主要封存地质体开展CO2封存潜力的精细评估。
  • 作者(Author): 许江, 蔡果良, 彭守建, 甘青青, 王瑞芳

    摘要:利用自主研发的二次炭化热压型煤成型试验装置,在炭化温度分别为250、300、350和400 ℃条件下制备了二次炭化型煤试件,采用扫描电镜、核磁共振、比表面和孔径分布分析仪对热压型煤进行了测试分析,研究炭化温度对热压型煤吸附特性、孔隙发育及微观结构的影响。结果表明:随着炭化温度的升高,二次炭化型煤的水分逐渐降低,灰分和固定碳含量逐渐升高,挥发分先升高后降低,密度先增大后减小;煤样在热解过程中会形成胶状物质并均匀分布在煤粒表面,并固化填充煤粉颗粒间隙,随着温度的进一步升高,煤样表面由光滑完整的层状结构转变为碎块结构;原煤中小孔占比最多,随着温度的升高二次炭化型煤小孔占比呈现先增加后减少的趋势,中大孔占比呈现先减少后增加的趋势;在300 ℃条件下的二次炭化型煤与原煤试件都以吸附孔为主,且孔隙之间连通性较差,随着温度继续升高后,二次炭化型煤以渗流孔为主,吸附孔相对减少;原煤试样和二次炭化型煤的等温吸附线符合IV型等温吸附线,原煤和二次炭化型煤的各孔径段比表面积分布较均匀,都呈单峰分布,随着炭化温度的升高,二次炭化型煤的比表面积呈现出先增大后减小的趋势,平均孔径呈现出先减小后增大的趋势,最大吸附量呈现先增加后减少的趋势。
  • 作者(Author): 贾立, 彭守建, 许江, 陈捷仁, 吴斌

    摘要:为研究多层叠置含气系统煤层气合采过程中储层流体动态响应特征,利用具有自主知识产权的多层叠置含气系统煤层气合采物理模拟试验装置,开展层间压差分别0.2、0.4和0.6 MPa的合采试验,分析了合采过程中的储层流体动态响应特征。研究结果表明:储层压力演化具有阶段性变化特征,储层压力变化曲线分为骤降型、屏蔽型和倒灌型。合采初期会发生层间干扰,使得流体运移呈现离心流变化特征,表明煤层气发生反向流动。在进行合采时,井筒连通了不同的能量体,煤储层系统之间能量动态平衡状态遭到破坏,使得流体从高能量含气系统向低能量含气系统转移,使得流体运移被抑制或屏蔽,而随着含气系统间流体能量差异的增大,则高能量系统的流体倒灌进入较低能势系统中。层间压差增大,层间干扰现象显著,合采兼容性变差,储层压力回升幅值增大,储层流场离心流范围增大,储层伤害面积增广。层间压差分别从0.2 MPa增加至0.4 MPa和0.6 MPa时,煤层气倒灌量分别从0.42 L增加至3.73 L和7.97 L,合采累积流量从218.74 L减小至208.61 L和192.21 L。
  • 作者(Author): 肖翠, 陈贞龙, 金晓波

    摘要:煤体结构是影响煤层气井压裂改造效果的关键因素,准确预测煤体结构分布规律,厘清不同煤体结构组合模式对压裂改造的影响程度对于提高压裂工艺的适应性尤为重要。基于延川南煤层气田岩心和测井曲线建立煤体结构识别模板,开展煤体结构模式定量化识别和划分,明确不同模式的分布规律及主控因素,并分析不同模式的压裂改造效果,结果表明:煤体结构可以划分为硬煤和软煤2种类型,纵向上非均质性强,呈现为“两类五型”的组合模式:单层结构(硬煤、软煤)、多层叠加型结构(硬煤-软煤、软煤-硬煤、软煤-硬煤-软煤),不同模式的形成主要受构造和沉积共同控制,平面分布上以单层硬煤为主,单层软煤主要发育在气田东北部以及中部断裂带附近,其他类型在低序级断层附近局部发育;整体上可改造性:单层硬煤>多层软硬煤叠加结构煤>单层软煤,与开发效果的规律具有一致性,其中多层软硬煤叠加结构煤中硬煤厚度占比≥60%,产气效果较好;上述煤体结构模式的差异性导致常规压裂工艺存在局限性,根据不同煤体结构模式的改造效果差异,提出了针对性的压裂优化建议改善开发效果。研究成果对气田后期压裂施工中工程甜点段优选以及压裂方案优化具有较好的指导意义。
  • 作者(Author): 陈跃, 马卓远, 马东民, 李卫波, 李国富, 杨甫, 郑超, 滕金祥, 伋雨松

    摘要:煤的润湿性是煤-水界面作用体现,也是影响甲烷吸附/解吸的重要因素。为了分析不同宏观煤岩组分润湿性差异及对甲烷吸附/解吸的影响,基于大佛寺井田4号煤不同类型镜煤、暗煤样品(空气干燥基样、平衡水样及不同活性剂改性后煤样)润湿性及甲烷吸附/解吸实验结果,分析不同宏观煤岩组分润湿性差异及其对吸附/解吸的影响。结果表明,煤-水接触角均小于90°,具亲水性,镜煤为66.9°,暗煤为61.2°,暗煤润湿性比镜煤好。不同活性剂溶液对煤样处理后润湿性由差到好依次为G502样(疏水性)、6501样、LAS样、JFC样,G502促使煤润湿反转,镜煤和暗煤接触角分别增大至98.8°、90.3°,其他3种活性剂均可改善煤的润湿性,接触角最低降至32.5°。相较于暗煤,镜煤的微孔隙相对发育,占比高达80%,孔隙连通性差,润湿性差,吸附甲烷能力较强,但甲烷解吸效率低于暗煤。煤的润湿性与吸附甲烷的能力负相关,不同样品饱和吸附量为5.63~26.98 cm3/g,G502样、空气干燥样、平衡水样、6501样、JFC样、LAS样吸附能力依次变弱。解吸能力则与润湿性呈正相关,解吸能力由低到高依次为G502样、6501样、JFC样、LAS样。煤的润湿性越好,煤-水界面分子作用越强,煤基质表面易被大量水分子占据,水、甲烷分子竞争吸附,煤吸附甲烷能力变弱,但同时也促进了甲烷解吸。

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