煤層氣滲流機(jī)理及產(chǎn)能評價(jià)研究.pdf

1、煤層氣是賦存于煤層及其圍巖中的一種自生自儲的非常規(guī)天然氣，是一種新型的清潔能源和優(yōu)質(zhì)化工原料。開發(fā)利用煤層氣不僅可以提高煤礦的安全生產(chǎn)水平，而且在充分利用不可再生資源、緩解常規(guī)油氣供應(yīng)緊張狀況、保護(hù)大氣環(huán)境等多方面均有十分重要的意義。 本文基于國內(nèi)外文獻(xiàn)調(diào)研，分析了煤層氣的儲集、運(yùn)移和產(chǎn)出機(jī)制，建立了非穩(wěn)態(tài)和擬穩(wěn)態(tài)情況下煤層氣單相運(yùn)移方程，并利用解析方法進(jìn)行求解。通過分析結(jié)果，進(jìn)一步認(rèn)識了煤層氣開采所經(jīng)歷的解吸、擴(kuò)散和滲流一系列

2、過程，在此基礎(chǔ)上建立了雙重孔隙度介質(zhì)下的三維兩相數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模型，并分別推導(dǎo)出了直井和水平井生產(chǎn)煤層氣時(shí)的產(chǎn)能公式。模型中引入了Langmuir等溫吸附定律、Fick定律來描述煤層氣的解吸和擴(kuò)散行為，并借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用有限差分方法實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型的數(shù)值求解，同時(shí)編制了計(jì)算機(jī)模擬程序，開發(fā)出具有友好操作界面的煤層氣數(shù)值模擬軟件。 獲得的主要研究結(jié)論如下： (1)利用解析方法對非穩(wěn)態(tài)和擬穩(wěn)態(tài)兩種模型煤層氣的單相運(yùn)移方程進(jìn)

3、行了求解和分析。通過分析煤層氣產(chǎn)量和地層壓力變化，發(fā)現(xiàn)在煤層氣生產(chǎn)前期(約30天)，兩種模型有較大差異。非穩(wěn)態(tài)結(jié)果能夠較好的反映煤層氣產(chǎn)量及地層壓力變化；中后期兩種模型的結(jié)果基本趨于一致。因此在煤層氣中后期開采預(yù)測中可以使用擬穩(wěn)態(tài)模型； (2)直井生產(chǎn)條件下，通過分析煤層厚度、滲透率、孔隙度、擴(kuò)散系數(shù)、等溫吸附常數(shù)等9項(xiàng)敏感參數(shù)對產(chǎn)能的影響，發(fā)現(xiàn)煤層厚度、割理滲透率和等溫吸附常數(shù)對煤層氣產(chǎn)量影響較為明顯； (3)水平井生