低渗透煤层气注热开采及其渗透规律研究-矿业工程专业毕业论文

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：?f07彳：÷r关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和

2、交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：日期：兰型鱼!里鱼：芟导师签名：—堡#亟兰1日期：』斟良型卫星——一万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文低渗透煤层气注热开采及其渗透规律研究摘要煤层气是近年来崛起的优质洁净新能源，主要以吸附状态储集于煤层中。我国煤层气资源储量丰富，但绝大部分储层具有“高储低渗”的特点，严重制约我国煤层气工业的发展。如何提高低渗透煤层的渗透率从而提高开采煤层气的经济效益，是煤层气开采研究中的热点和难点。传统的水力压裂方法在煤层气开发中已初具规模，注气驱替瓦斯方法也已开始兴起，但煤层气产量

3、和经济效益仍未达到理想预期。采用传统的水力压裂方法，在较短时间内是有效的，但随着时间增加，孔裂隙的闭合和渗透率的降低，开采量急剧下降，煤层气并没有完全开采出来，单纯的水力压裂效果已不足以满足工业需求。因此对于煤层气开采技术的改造迫在眉睫，随之提出煤层气注热增产技术。在注热之后，储层内部煤体颗粒随温度的上升膨胀，其内部相互约束，即产生热应力。当热应力大于煤体的极限强度时，发生热破裂现象。与此同时，热破裂现象会影响煤体固体骨架的力学性质以及其渗透率的变化。注热在煤层气开采中是否可以达到增产的效果，温度对于储层的渗透性改进会有多大的影响，都是需要研究的内容。本文以注热，

4、改进煤储层渗透性为研究课题，通过煤层气赋存运移机理研究，低渗透煤岩体渗透特征研究，煤储层注热改造渗透性数值模拟，得出以下结论：(1)根据低渗透煤层的渗流特性及其双重介质结构特征，充分考虑煤体内孔隙和裂隙之间的相互作用，建立含温度效应的双孔渗透率模型，得万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文出适合各自特点的基质孔隙率和裂隙孔隙率的动态变化模型，并得出两者之间的关系。(2)温度作用下煤岩体发生热破裂现象，其产生的裂隙、孔隙扩展延伸规律不同于常规的煤岩体压裂方式。常规的水力压裂，通常是沿煤岩体原有的裂隙延长扩展，虽会形成一些新的裂隙，但其规模有限。与此不同，热破裂能改变

5、岩石的微观结构，既能使得岩体内部原有的裂隙伸长，又能形成大量的新的裂隙，促使其形成裂隙网络，从而实现渗透率的提高。(3)对低渗透煤层注热的热一流一固耦合进行基本的假设，根据公式推导建立低渗透煤岩体的数值模型及其数值解法。(4)根据建立的低渗透煤层气注热开采的数学模型，结合工程背景，进行注高温蒸汽压裂的数值模拟，模拟低渗透煤储层注高温蒸汽压裂过程，给定初始条件和边界条件。模拟结果表明，注热1小时后，煤层的渗透率较原始渗透率提高近10倍左右，继续注蒸汽压裂，压裂7小时左右，低渗透煤储层的渗透率较压裂1小时增大约30％。关键词：煤层气；渗透率；注热；热破裂；高温蒸汽n万

6、方数据太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYONINJECTINGHEATANDSEEPAGELAWINCoALBEDGASOFLOWPERMEABILITYCOALSEAMABSTRACTCoalbedgasisanewcleanenergyraisedinrecentyearswhichmostlyreservedincoalbed．CoalbedgasresourceisabundantbuttheindustryisrestrictedinOurcountrybecauseofitshighstorageandlowpermeabilitycharact

7、eristic．Toraisethepermeabilityoflowpermeabilitycoalbedinordertoraisetheeconomicbenefitsofextractingcoalbedgasishotanddifficultintheresearch．Thetraditionalmethodofhydraulicfracturingincoalsearsgashasalreadytakenaconcreteshape．Also，thegasinjectionmethodhasbeguntorise．Butthecoalbedgaspro

8、ducti