本文關(guān)鍵詞：模擬地層條件煤巖氣水流動(dòng)行為研究

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【摘要】：煤層氣作為一種清潔能源,其開(kāi)發(fā)不僅能彌補(bǔ)常規(guī)天然氣供應(yīng)的短缺,還能降低煤礦開(kāi)采過(guò)程中的瓦斯災(zāi)害。煤巖儲(chǔ)層基質(zhì)微孔是煤層氣吸附賦存的主要空間,裂隙是氣、水的主要滲流通道。煤巖儲(chǔ)層中氣水的滲流是影響氣井產(chǎn)量的重要因素,由于煤巖儲(chǔ)層本身具有低孔低滲、性脆易碎、吸附性強(qiáng)、非均質(zhì)性強(qiáng)等特征,且滲透率具有應(yīng)力敏感性,因此模擬地層條件下的煤巖氣水流動(dòng)行為研究具有重要意義。論文選取沁水盆地太原組15號(hào)煤層為研究對(duì)象,分析了煤巖的礦物組分,并利用掃描電鏡、液氮吸附等手段對(duì)煤巖孔隙-裂隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。煤樣中微裂隙較為發(fā)育、孔隙連通性差,具有易碎、滲透率低等特性,且煤樣中微孔發(fā)育,孔徑分布在1～1Onm之間,主要集中在2nm附近。揭示了煤巖的吸附特性及吸附氣對(duì)煤巖物理性質(zhì)的影響。運(yùn)用HKY-II型全自動(dòng)吸附氣含量測(cè)試系統(tǒng),測(cè)定了平衡水煤樣對(duì)單組分氣體的吸附強(qiáng)度,表明氣體在煤巖中吸附強(qiáng)度為C02CH4N2;分別測(cè)量了吸附CH4前后的煤樣表面與模擬地層水的潤(rùn)濕接觸角,表明吸附CH4導(dǎo)致煤巖的疏水性增強(qiáng);吸附各類(lèi)氣體后會(huì)導(dǎo)致煤巖基質(zhì)膨脹,吸附性越強(qiáng),膨脹量越大;同時(shí)吸附會(huì)導(dǎo)致煤巖力學(xué)性質(zhì)弱化。明晰了有效應(yīng)力和孔隙壓力對(duì)煤巖流體滲流能力的影響機(jī)理。隨有效應(yīng)力的增加,煤巖氣相、液相滲透率均逐漸降低,當(dāng)有效應(yīng)力增至一定值后,滲透率將不再變化而趨于穩(wěn)定;當(dāng)有效應(yīng)力不變時(shí),隨孔隙壓力的增加,煤巖的氣相滲透率逐漸降低,氣體吸附性越強(qiáng),滲透率降低越明顯。煤巖CH4和CO2滲透率隨孔隙壓力增加存在臨界值,基質(zhì)膨脹和有效應(yīng)力分別在臨界值前后對(duì)滲透率的變化起主導(dǎo)作用;在孔隙壓力變化的整個(gè)過(guò)程中,氦氣的滲透率表現(xiàn)為隨孔隙壓力增大不斷增大。煤巖吸附甲烷之后,水濕性減弱,煤巖表面對(duì)液體的黏附力減弱,增加了液體的流動(dòng)性,巖心液相滲透率增加。運(yùn)用自行研制的煤巖氣水兩相滲流實(shí)驗(yàn)裝置,分別測(cè)定了煤巖氦氣-水相對(duì)滲透率曲線和CH4-水相對(duì)滲透率曲線。相比于氦氣測(cè)試的氣水相對(duì)滲透率,采用CH4測(cè)試的煤巖氣相相對(duì)滲透率降低,液相相對(duì)滲透率升高,束縛水飽和度降低。在煤巖氣水流動(dòng)行為實(shí)驗(yàn)研究中,應(yīng)選取全直徑巖心,考慮煤巖吸附氣平衡后再飽和地層水,測(cè)試過(guò)程中通過(guò)降低回壓的方式不斷降低孔隙壓力,模擬氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TD841

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本文編號(hào)：1292773