煤层气与页岩气吸附/解吸的理论再认识 被引量：109

1

作者 李相方 蒲云超 +10 位作者 孙长宇 任维娜 李莹莹 张亚琦 李靖 臧加利 胡爱梅 温声明 赵培华 陈东 翟雨阳 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1113-1129,共17页

为了解决一些煤层气与页岩气气田开发效果与预测的差异很大、产能低、递减快及开发成本高等问题,由于吸附/解吸基本理论直接影响开发方案的制定与实施,通过研究煤层气的煤化过程及页岩气的成藏过程,重新界定了孔隙中原始气-水分布状态... 为了解决一些煤层气与页岩气气田开发效果与预测的差异很大、产能低、递减快及开发成本高等问题,由于吸附/解吸基本理论直接影响开发方案的制定与实施,通过研究煤层气的煤化过程及页岩气的成藏过程,重新界定了孔隙中原始气-水分布状态。发现煤层气与页岩气的吸附气属于固-液界面吸附的研究领域,其吸附规律应满足适合固-液界面的Langmuir等温吸附定律,即气体的吸附量与溶液的浓度有关,而对环境压力不敏感。理论与实验研究表明固-液界面吸附气排水降压后解吸困难,吸附气多而游离气少的储层产气量很难提高,其显著不同于目前普遍使用的固-气界面吸附理论。同时研究了多孔介质中微小孔隙的气-水界面压降,发现对于微/纳米孔隙气相的压力可以远高于液相压力,而目前的测井及试井尚不能传感这种气相压力,因此会导致低估游离气的储量及其对产量的贡献。 展开更多

关键词 煤层气 页岩气 固-气界面 固-液界面 吸附 甲烷解吸

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煤基质变形影响下含瓦斯煤渗透率动态变化规律 被引量：7

2

作者 李祥春 黄涛 +3 位作者 陈小龙 安振兴 陆卫东 陈志峰 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期83-87,共5页

煤层渗透率不仅直接影响着煤层气(俗称瓦斯)抽采的效果,而且还是计算瓦斯涌出量的关键参数。为了明确不同压力条件下含瓦斯煤渗透率的变化规律,通过考虑有效应力和甲烷吸附/解吸对煤渗透率的综合影响,建立不同压力下含瓦斯煤渗透率动态... 煤层渗透率不仅直接影响着煤层气(俗称瓦斯)抽采的效果,而且还是计算瓦斯涌出量的关键参数。为了明确不同压力条件下含瓦斯煤渗透率的变化规律,通过考虑有效应力和甲烷吸附/解吸对煤渗透率的综合影响,建立不同压力下含瓦斯煤渗透率动态演化模型;进而以山西晋煤集团岳城矿钻取的煤样为样品,开展了三轴应力状态下的渗透率测试实验,并将实验测试结果和模型计算结果进行对比,进而探讨不同压力下含瓦斯煤渗透率的动态变化规律。研究结果表明:①渗透率与压力的关系曲线呈不规则的“U”形,在相对低压阶段,随着压力增加,煤基质表面的甲烷吸附量增加,煤岩膨胀变形对渗透率的影响占主导地位,渗透率迅速减低,随着压力逐渐增加,甲烷吸附量达到饱和,有效应力对渗透率的影响占主导地位,渗透率小幅度回升;②实验结果和模型计算结果基本吻合,并且变化趋势也一致。结论认为,所建立的含瓦斯煤渗透率动态演化模型可靠,可以为煤与瓦斯突出防治及煤层气有效开采提供技术支撑。 展开更多

关键词 含瓦斯煤 煤层 动态渗透率 孔隙度 有效应力 甲烷吸附 甲烷解吸 不同压力条件

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晋城亚行煤层气井水力压裂技术研究 被引量：7

3

作者 尹清奎 秦俊如 +1 位作者 张建丽 焦中华 《断块油气田》 CAS 2012年第2期257-260,共4页

项目区位于晋城无烟煤集团寺河煤矿预备采煤区,地面上已钻煤层气井100口。通过对该项目煤层气井区块地质情况、煤层性质、水力压裂施工入井材料以及施工工艺技术的研究,初步形成了一套适合晋城无烟煤煤层气井压裂施工的工艺技术。该项目... 项目区位于晋城无烟煤集团寺河煤矿预备采煤区,地面上已钻煤层气井100口。通过对该项目煤层气井区块地质情况、煤层性质、水力压裂施工入井材料以及施工工艺技术的研究,初步形成了一套适合晋城无烟煤煤层气井压裂施工的工艺技术。该项目100口井的压裂施工,加砂率达100%的占压裂总井数的94.9%,加砂率少于90%的只有2口井。压裂施工后有11口井自喷,排采后平均单井产量超过3 000 m3,取得了较好的施工效果。 展开更多

关键词 煤层气井 水力压裂 人工裂缝 甲烷解吸

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中-高煤阶构造变形煤纳米级孔隙结构及其对甲烷吸附能力的影响 被引量：5

4

作者 徐海飞 潘结南 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2015年第12期27-30,34,共5页

通过镜质组反射率测试、显微组分测定、液氮吸附和等温吸附实验等,对河南中北部典型矿区6种中-高煤阶构造变形煤纳米级孔隙结构和吸附特征进行了研究。结果表明：中-高煤阶构造变形煤纳米级孔体积主要以过渡孔（10-100 nm）为主,而比表... 通过镜质组反射率测试、显微组分测定、液氮吸附和等温吸附实验等,对河南中北部典型矿区6种中-高煤阶构造变形煤纳米级孔隙结构和吸附特征进行了研究。结果表明：中-高煤阶构造变形煤纳米级孔体积主要以过渡孔（10-100 nm）为主,而比表面积由微孔（1.5-10 nm）控制。纳米级孔体积、比表面积和过渡孔孔容从脆性变形碎裂煤、碎粒煤到韧性变形糜棱煤逐渐增大;中-高煤阶构造变形煤Langmuir体积与纳米级孔体积和比表面积之间呈线性正相关;过渡孔和微孔的分布关系对煤层气解吸特征产生重要影响,且过渡孔体积越大,甲烷解吸越容易。 展开更多

关键词 中-高煤阶 构造变形煤 纳米级孔隙结构 吸附能力 甲烷解吸

原文传递

烷基糖苷活性剂对煤体结构改性及甲烷解吸特性的影响 被引量：4

5

作者 李树刚 闫冬洁 +2 位作者 严敏 白杨 岳敏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期286-296,共11页

煤层注水是减缓瓦斯解吸速率、降低煤体采动后瓦斯快速解吸涌出的有效方法之一,添加表面活性剂可改变煤体化学结构并增强瓦斯解吸抑制效应。选用典型高瓦斯矿井煤样,配制了不同质量分数烷基糖苷(APG0810)表面活性剂,利用红外光谱仪(FTIR... 煤层注水是减缓瓦斯解吸速率、降低煤体采动后瓦斯快速解吸涌出的有效方法之一,添加表面活性剂可改变煤体化学结构并增强瓦斯解吸抑制效应。选用典型高瓦斯矿井煤样,配制了不同质量分数烷基糖苷(APG0810)表面活性剂,利用红外光谱仪(FTIR)、顺磁共振波谱仪(EPR)及微电泳仪等,研究了烷基糖苷活性剂对煤体改性前后官能团、自由基及Zeta电位等影响规律,采用接触角测定试验台分析了烷基糖苷表面活性剂对煤体接触角的影响,利用自主研发的外侵溶液抑制甲烷解吸动态试验系统,研究煤样在干燥、注水和注烷基糖苷表面活性剂等条件下甲烷解吸规律。试验结果表明:煤体含氧官能团总量与APG0810质量分数呈指数函数关系,煤样Zeta电位与APG0810质量分数呈负指数函数关系;自由基相对含量(N_(g))随APG0810质量分数先增大后趋于平缓,样品中不成对电子摩尔浓度增加4.18倍;煤体接触角与APG0810质量分数呈负指数函数关系,接触角由79.15°降至25.63°,降幅为67.62%;甲烷最大解吸量、解吸速率与APG0810质量分数均呈负指数关系,甲烷解吸量最大降幅为31.59%,最大解吸速率降幅为78.23%;煤体接触角、甲烷最大解吸量、解吸速率与含氧官能团总面积、自由基相对含量呈负相关关系,与Zeta电位呈正相关关系;烷基糖苷活性剂与煤体接触发生物理化学反应,使煤体表面含氧官能团、氢键等增多,煤体表面负电性增加,自由基相对含量增大,接触角减小,改善了煤体润湿特性,从而减缓甲烷解吸速率,以期为预防甲烷超限或煤与瓦斯突出等灾害事故提供依据。 展开更多

关键词 甲烷解吸 烷基糖苷活性剂 化学结构 EPR参数 含氧基团

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新集一矿主采煤层甲烷吸附解吸特征分析

6

作者 陈赓 郑凯歌 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2014年第2期135-137,共3页

通过等温吸附试验的方法对新集一矿主采煤层煤储层样品进行了试验,并对主采煤层煤储层的甲烷吸附解吸特征做了相关研究,结果表明:新集一矿主采煤层中的气体富集程度较高,对瓦斯的储集非常有利。并从井田兰式压力的角度来分析,得知在原... 通过等温吸附试验的方法对新集一矿主采煤层煤储层样品进行了试验,并对主采煤层煤储层的甲烷吸附解吸特征做了相关研究,结果表明:新集一矿主采煤层中的气体富集程度较高,对瓦斯的储集非常有利。并从井田兰式压力的角度来分析,得知在原始状态下13-1#、11-2#煤层比8#、6-1#煤层的瓦斯更难抽放。 展开更多

关键词 等温吸附 瓦斯抽放 甲烷吸附 甲烷解吸 兰氏压力

原文传递

表面活性剂对煤层的多尺度伤害研究进展

7

作者 宋峙潮 宋瑞 +2 位作者 卓振州 李小刚 任军林 《石油化工应用》 CAS 2020年第12期6-10,25,共6页

煤层渗透率很低,需要进行压裂施工才能获得理想产量。因为煤基质主要成分为有机分子,对于高分子物质的吸附能力远大于常规储层,所以施工中考虑使用以表面活性剂为主要成分的压裂液。本文综述了表面活性剂可能会对煤层造成的损害,梳理了... 煤层渗透率很低,需要进行压裂施工才能获得理想产量。因为煤基质主要成分为有机分子,对于高分子物质的吸附能力远大于常规储层,所以施工中考虑使用以表面活性剂为主要成分的压裂液。本文综述了表面活性剂可能会对煤层造成的损害,梳理了从地层到井筒每个环节中的潜在损害因素,总结了表面活性剂对煤层的伤害机理,提出了如何更科学的评价表面活性剂伤害率。 展开更多

关键词 表面活性剂 甲烷解吸 渗流能力 煤层气 损害

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注热强化煤层气抽采的试验研究及工业应用 被引量：3

8

作者 胡林杰 冯增朝 +1 位作者 周动 王幸 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期194-205,共12页

煤层气作为煤层中主要的清洁能源,其高效抽采和利用,将有利于提高资源利用率和保障煤矿安全生产。然而,甲烷的强吸附性和煤层的低渗透性,导致煤层气的采收率特别低。基于能量守恒方程,完善了注热强化煤层气抽采的理论,在实验室和煤矿井... 煤层气作为煤层中主要的清洁能源,其高效抽采和利用,将有利于提高资源利用率和保障煤矿安全生产。然而,甲烷的强吸附性和煤层的低渗透性,导致煤层气的采收率特别低。基于能量守恒方程,完善了注热强化煤层气抽采的理论,在实验室和煤矿井下分别进行了注热强化煤层气抽采的试验,研究了不同条件下甲烷的解吸规律和注热对煤层气抽采的促进作用。室内试验结果表明,注水解吸、自然解吸和注热解吸3种条件下的煤样终态解吸率分别为12%、37%和81%。定量计算结果表明,自然解吸和注水解吸后的注热强化解吸,分别可以增加46%和68%的解吸率,证明了注热具有强化甲烷解吸以及解除水锁效应的作用。阳泉矿区现场试验结果表明,注热方法不仅可以提高煤层气的抽采率,还可以缩短煤层气的抽采时间。注热方法可以将煤层气的浓度和日产气量分别提高10倍和100倍,其中最大煤层气浓度和最大日均产气量分别为98%和123 m^(3)/d。8号注热钻孔的有效注热半径超过5 m,并且注热后的抽采阶段是煤层气高效抽采时间段。研究结果可为注热强化煤层气抽采的现场应用和煤矿井下局部瓦斯的防治提供参考。 展开更多

关键词 煤层气 注热强化煤层气抽采 甲烷解吸规律 有效注热半径 能量刺激

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干气浅冷油吸收技术中甲烷解吸压力分析与优化 被引量：1

9

作者 贾继龙 叶昊天 +1 位作者 常文畅 董宏光 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1450-1457,共8页

对干气浅冷油吸收技术的传统工艺进行分析,将C_(4)吸收塔下部的甲烷解吸过程单独设置一座低压甲烷解吸塔的工艺进行改进,并提出了利用炼厂低温余热替代蒸汽的方案。采用Aspen Plus流程模拟软件,研究了甲烷解吸塔压力对塔釜温度、压缩机... 对干气浅冷油吸收技术的传统工艺进行分析,将C_(4)吸收塔下部的甲烷解吸过程单独设置一座低压甲烷解吸塔的工艺进行改进,并提出了利用炼厂低温余热替代蒸汽的方案。采用Aspen Plus流程模拟软件,研究了甲烷解吸塔压力对塔釜温度、压缩机负荷、解吸能耗和综合能耗的影响。模拟结果表明,甲烷解吸塔压力在2.7 MPa时综合能耗最低,为2 148.32 kg/h(标准油),比传统工艺降低了13.62%,其中蒸汽用量减少了40.25%,节能效果显著,较传统工艺需增加一座汽提塔,具有较高的推广价值。 展开更多

关键词 干气 浅冷油吸收 甲烷解吸塔 炼厂低温余热 流程模拟

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矿井深度对甲烷气体解吸量影响规律研究

10

作者 高尔新 邸建友 狄燕涛 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2014年第7期246-247,共2页

根据新汶矿业集团孙村煤矿13#煤层的地质资料及实验室分析,运用数值计算软件拟合出了孙村煤矿地温与深度的关系式,并在此基础上根据实验室实验得出了该煤层甲烷气体的解吸量与矿井深度的关系式。

关键词 煤层自然发火 矿井深度 甲烷解吸量

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聚/表型复合压裂液性能及其对煤样甲烷吸附解吸特性影响实验研究 被引量：1

11

作者 刘川东 张孝强 +1 位作者 晏佳欣 孙靖鸿 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期32-39,共8页

为弥补常规压裂液破胶困难、残留多或黏度低、用量大等缺点,将疏水改性羟丙基瓜尔胶与双子表面活性剂进行交联复配,制得1种疏水聚合物/表面活性剂复合压裂液,从黏度、破胶性能以及对煤样甲烷吸附解吸能力影响等方面与常规压裂液进行对... 为弥补常规压裂液破胶困难、残留多或黏度低、用量大等缺点,将疏水改性羟丙基瓜尔胶与双子表面活性剂进行交联复配,制得1种疏水聚合物/表面活性剂复合压裂液,从黏度、破胶性能以及对煤样甲烷吸附解吸能力影响等方面与常规压裂液进行对比分析。研究结果表明:在同等表面活性剂质量分数下,加入疏水改性羟丙基瓜尔胶的复合压裂液黏度是单组份表面活性剂压裂液的3倍,其破胶时间与表面活性剂压裂液几乎无差别,且仅为HPG压裂液的1/2;复合压裂液对煤样甲烷吸附解吸能力影响明显低于HPG压裂液,其吸附损伤因子虽高于表面活性剂压裂液,但比HPG压裂液低24%。研究结果可为矿用复合压裂液研制提供参考。 展开更多

关键词 疏水改性羟丙基瓜尔胶 双子表面活性剂 复合压裂液 甲烷吸附解吸 吸附损伤因子

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煤的非均匀势阱分布及其对甲烷吸附/解吸的影响 被引量：1

12

作者 王金鑫 周动 +2 位作者 冯雪健 王梦露 冯增朝 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3818-3830,共13页

为了研究煤的非均匀势阱分布及其对甲烷吸附/解吸过程的影响,在吸附科学和分子动力学理论基础上建立了非均匀势阱模型。该模型可以表征煤的吸附/解吸性能以及精确计算出煤体内不同势阱所对应的势阱数量。为了验证非均匀势阱模型对煤的吸... 为了研究煤的非均匀势阱分布及其对甲烷吸附/解吸过程的影响,在吸附科学和分子动力学理论基础上建立了非均匀势阱模型。该模型可以表征煤的吸附/解吸性能以及精确计算出煤体内不同势阱所对应的势阱数量。为了验证非均匀势阱模型对煤的吸附/解吸性能方面的表征能力的准确性,将其与Langmuir模型分别对甲烷吸附/解吸过程进行拟合,再将拟合数据和等温吸附线的相关系数分别进行比较。结果表明,非均匀势阱模型在表征煤体的吸附/解吸性能方面更优。在研究煤体内的势阱分布时,发现煤在不同温度压力下对甲烷的吸附/解吸过程中,煤体内的势阱分布出现明显差异。在分析煤的势阱规律时,发现在吸附阶段煤体内的势阱数量比解吸阶段多,但解吸过程中煤的平均势阱深度比吸附过程大。并且平均势阱深度随着煤阶的降低而降低。在吸附阶段势阱数量集中在某个势阱深度的范围内,但在解吸阶段势阱数量的分布相较而言就更分散。在同一温度下,势阱数量随着煤阶的降低而减少。从势阱分布来看,在相同温度下,高煤阶煤的势阱分布方差明显比低煤阶煤的势阱分布方差要大得多。温度上升会使得平均势阱深度随着温度的升高而下降。对于同一煤阶而言,温度的变化对5~15 kJ/mol内的势阱深度影响更大,且这种现象在低阶煤中更为明显。研究发现,势阱深度较大的势阱更能抵抗温度变化对其产生的影响。在煤体加热或加压过程中,甲烷吸附/解吸率的非线性变化是由势阱的不均匀性引起的。 展开更多

关键词 非均匀势阱 煤 甲烷吸附/解吸过程 吸附/解吸能力

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温度冲击作用对无烟煤甲烷吸附-解吸特性影响的试验研究 被引量：3

13

作者 阎俞佐 康健婷 +2 位作者 郑亚炜 晏嘉欣 张连昆 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期93-103,共11页

无烟煤具有甲烷吸附性强解吸率低的特点,为了提高无烟煤中煤层气的抽采效率,选用温度冲击作为改性方法。采用SN-GDCJ-150高低温冲击试验箱对无烟煤样进行了温度冲击改性试验,试验方案为4因素4水平组成的16组正交试验方案。所选取的4因素... 无烟煤具有甲烷吸附性强解吸率低的特点,为了提高无烟煤中煤层气的抽采效率,选用温度冲击作为改性方法。采用SN-GDCJ-150高低温冲击试验箱对无烟煤样进行了温度冲击改性试验,试验方案为4因素4水平组成的16组正交试验方案。所选取的4因素4水平为高温温度50、100、150、200℃;低温温度-10、-30、-50、-70℃;作用时间10、30、50、70 min;循环次数1、3、5、7次。将正交试验方案中各试验方案的高温温度和低温温度的温差与试验所用的高低温冲击试验箱的温度转化时间(10 s)相除,得出各试验方案所对应的升降温速率,以便进一步分析温度冲击改性试验中升降温速率(温差)、高低温作用时间、循环次数对无烟煤甲烷吸附-解吸特性的影响规律,并从表面特性和孔隙结构方面研究其机理。研究结果表明:温度冲击改性样与无烟煤原样相比,在不同水平的升降温速率、作用时间和循环次数作用下,无烟煤对甲烷的最大吸附量均减小,Langmuir压力均增大,最大解吸量和扩散系数均增大,且影响效果的顺序为:升降温速率>作用时间>循环次数。温度冲击改性样与无烟煤原样相比,在表面特性方面,煤-水接触角减小,表面能增大,极性含氧官能团(—OH)数量增多,甲基(—CH_(3))和亚甲基(—CH_(2))数量减小;在孔隙结构方面,孔隙发育明显,微孔数量减少,平均孔径和孔容增大,比表面积减小。 展开更多

关键词 无烟煤 温度冲击改性 甲烷吸附/解吸 表面官能团 表面能 孔隙结构

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煤岩层理效应对甲烷吸附-解吸影响的试验研究 被引量：2

14

作者 杨洪兴 杨天全 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2016年第8期9-11,共3页

为了研究煤岩试件中的层理倾角对甲烷吸附-解吸的影响,通过实验室制取层理试件,并通过特制仪器进行室内试验,研究了煤岩试件在甲烷吸附-解吸过程中,层面倾角对其影响规律,得出以下结论:甲烷在吸附-解吸过程中,随煤岩层面倾角增大,层理... 为了研究煤岩试件中的层理倾角对甲烷吸附-解吸的影响,通过实验室制取层理试件,并通过特制仪器进行室内试验,研究了煤岩试件在甲烷吸附-解吸过程中,层面倾角对其影响规律,得出以下结论:甲烷在吸附-解吸过程中,随煤岩层面倾角增大,层理接触面在试件中的长度、接触面积随之增大,因此吸附、解吸速度增大,吸附量、解吸量增大;煤岩试件吸附瓦斯量对其体积变化有较大影响,吸附量越大,体积应变越大。 展开更多

关键词 煤岩层理 煤岩试件 层理接触面 甲烷吸附-解吸 渗透性

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