考虑温度作用下煤层气—水两相流运移规律的研究

《考虑温度作用下煤层气—水两相流运移规律的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、特性与常规油气截然不同，开发难度比美国要大得多。所以，我们应该结合我国的实际情况，针对低渗情况下煤层气的开采进行研究[21-23]。我们就低渗不同水饱和度情况下煤层气的渗流规律进行实验研究。通过模拟原煤实际受力的实验仪器，就水饱和度、围压、孔隙压等因素对原煤煤样的气体渗透率的影响，利用comsol软件对实验数据的数据拟合，得出气体的渗流规律。通过对低渗气藏不同水饱和度气体运移实验研究，可以进一步解决我国煤层气开采遇到的实际问题，为合理开发煤层气藏提供了基本理论依据与参考，这对提高煤层气开采率有着深远的影响[24-25]。1.3国内外研究现状1.3.1煤层气储藏分布特性我国煤层气资源十分丰富，

2、是世界上继俄罗斯、加拿大之后的第三大煤层气储量国，占世界排名前12位国家资源总量的13%[26,28,30]。我国的煤层气资源不仅在总量上占有一定的优势，而且在区域分布、埋藏深度等方面也有利于规划开发。煤层气资源在我国境内分布广泛，基本可以划分为中部、西部和东部三大资源区。其中中部地区约占资源量的64%。西部地区的沁水盆地和鄂尔多斯盆地资源量最大，超过10万亿立方米[27-30]，发提供了资源条件。据统计，我国煤层气埋藏于300-1000米之间的资源量约占总量的29.5%，1000-1500米之间的煤层气占总量的31.6%，1500-2000米之间的煤层气占总量的39.35%，埋深1500米

3、以浅的适于开发的约占总资源量的60%。不少专家都提出，21世纪是煤层气大发展的时代，煤层气是我国常规天然气最现实可靠的替代能源[31-33]。1.3.2国外研究现状目前，已形成煤层气产业的国家主要有美国和加拿大。美国是世3界上率先形成煤层气商业化开发的国家。2004年煤层气年产量达500亿m3左右，占天然气总产量的8-10%。加拿大的煤层气开发近3年发展迅猛，2004年年产量达到1515亿m3。澳大利亚、印度、英国、波兰等国正在进行勘探开发试验。相应的学术著作也比较成熟，包括：HongBoZhou[33]研究了天然裂缝油气藏中的超双重介质模型并对水窜进行了数值模拟研究。Berlin[34]是

4、研究流体-固体变形耦合现象的。他首先将可变形，饱和的多孔介质中流体的流动变形耦合问题来看待，提出了有效应力（effectivestress）的概念，并建立了一个固结模型，它在岩土力学中得到了广泛的应用。Kupper，Kupper[35]等人(1991)进行了非均匀介质中两相流的试验模拟和数值模拟计算工作。关于两相流情况下的数值模拟工作已有大量的研究成果，也取得了很满意的结果，其中地下水非饱和区中水的运动也是两相流动的问题，虽然在研究中往往忽略了气的运动，但是由于气相的存在，对于土壤吸力以及水的渗透系数的影响是必须考虑的。MohagheghS.Production[36]提出了低压气藏中气水两

5、相流情况下，气井产量递减规律的分析方法。Hoyer[37]研究了三向变形材料与孔隙压力的相互作用，并在一些假设，如材料为各向同性、线弹性小变形、空隙流体是不可压缩的充满固体骨架的空隙空间，而流体通过空隙骨架的流动满足达西定律的基础上，建立了比较完善的三维固结理论；而后，他又将此理论推广到各向同性多孔介质和动力分析中。1.3.3国内研究现状我国煤层气勘探起步较晚，目前正处于地质选区及早期探采试验阶段，开始由预探评价向区域勘探过渡。由于在引进美国开发煤层气经验的初始阶段未能认真比较中国和美国煤层气地质条件的差异，对4煤层气成藏的控制因素、储层分布和预测、选区及目标评价研究还不够深入。而我国的煤层

6、又多为低渗透储层，煤层气储层特性和煤层气运移规律与常规油气截然不同，开发难度比美国要大得多[38-40]。所以，我们应该结合我国的实际情况，针对低渗情况下煤层气的开采进行研究。在学术方面包括：1985年，葛传鼎[41]等研究了孔隙介质中水趋气的机理，主要研究水趋气采收率及残余气饱和度变化规律，其结果表明由于驱动速度提高而减小了死气区范围，因此气体采收率得以提高，低驱动速度范围内气的采收率随着驱动速度提高而迅速上升，经过最高值后又稍微降低，在超过速度的合理值后孔隙介质的非均质性就开始表现出来，残余气的饱和度除与原始含气饱和度有关外，还与驱气条件及地质本身特性（例如毛细管传导直径等）有关。199

7、5年8月，章梦涛，潘一山，梁冰[42]等将岩石力学与渗流力学相互结合，发展起一门新兴边缘学科——煤岩流体力学。作为采矿科学的一个基础分支，发挥着重要作用。1997年9月，姜德义，张广洋[43]对有效应力对煤层气渗透率的影响进行了研究。1999年，鲜学福[44]研究的煤体有效应力规律的实验研究通过不同围压、不同孔隙压力下煤的三轴压缩试验结果，证明了等效孔隙压力系数是体积应力与孔隙压力的双线性函数。2001年10