甲烷在煤层水中溶解度的实验研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第15卷第4期天然气地球科学Vo1．15NO．42004年8月NATURAlGASGE()SCIENCEAug．2004非常规天然气：煤层气甲烷在煤层水中溶解度的实验研究傅雪海，秦勇，杨永国，彭金宁，韩训晓(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221008)摘要：基于山西沁水盆地不同矿区煤层水样的甲烷溶解度实验，探讨了温度、压力和地层水矿化度及其离子组成对甲烷溶解度的影响。煤层水中的有机质使甲烷的溶解度普遍偏高。低温度、低压力时，矿化度对甲烷溶解度的影响较显著。当地层水离子组成中Ca、Mg含量高时，甲烷溶解度低。印支期和燕山期温度和压

2、力高，水溶甲烷多，煤层气随水径流逸散量大；而现今温度和压力较低，水溶甲烷少，水径流缓慢，煤层气随水径流逸散量少。关键词：煤层水；甲烷；溶解度；实验中图分类号：TEl33．1文献标识码：A文章编号：1672—1926(2004)04—0345—04最大工作压力为60MPa。实验装置主要由恒温油0引言浴、平衡釜、稳压釜、电动比例棒、增压机、真空泵、气在常温、常压下煤层甲烷在水中的溶解度很低，瓶和取样系统组成。参考文献E5]中详细阐述了用该但地史演化阶段流动的煤层水体对煤层甲烷含量的装置进行溶解度测定的实验方法和步骤，给出了用影响却较大。前人lJ～门基于天然气的运移和释放，开该装置进行溶解度

3、测定的校核结果。王璐琨利用展过甲烷、二氧化碳、氮气等在纯水、去离子水、单一该装置测定了甲烷在51．0C下纯水中的溶解度，并电解质溶液中的溶解度实验，但煤层水是由多种盐与0’Sullivan等口的数据进行比较，结果表明实验组成的复杂电解质溶液，其含盐类型、含盐度与水文数据与文献资料吻合较好。地质条件和深度有关。煤层水条件下煤层甲烷的溶1．2样品和药品解度实验，尤其是不同离子组成及水中有机质对溶煤层水样采白山西沁水盆地南部晋城矿区潘庄解度的影响鲜见报道。本文选择沁水盆地煤化作用煤层气井组潘2井、东部潞安矿区常村矿3号煤层、的两个主要演化阶段，即印支期的深成变质阶段和西部沁源矿区沁新矿2号煤

4、层和北部寿阳矿区黄丹燕山期的区域岩浆热变质阶段，以及在现今温度、压沟矿9号煤层，其水文地球化学特征见表1。从表1力条件下，开展了煤层甲烷在煤层水中溶解度的实可知，煤层水均呈弱碱性，阳离子中K+Na占绝验，实验结果对预测煤层水中的甲烷含量、分析煤层对优势，除4号水样Ca抖、Mg含量较高外，其它水甲烷的逸散特征和开发煤层气资源都具有一定的实样Ca、Mg含量较低，Fe”、Fe、NH+含量极际价值。低；阴离子中HCo占绝对优势，C1一、So；少量，1实验条件C()、N()、NOd很低。水质类型为重碳酸根型，煤1．1实验装置层水矿化度介于44O～1756mg／I之间，南部最高，本次实验是在石油大

5、学(北京)油气藏流体高压西部次之，北部最低。相态及物性研究室进行的，是采用平衡液相取样法甲烷气体购于北京分析仪器厂配气站，纯度为来测定气体溶解度的。实验最大工作温度为150C，99．99。收稿日期：2004—0108；修回日期：2004一O427．基金项目：国家重大基础研究发展规划项目(编号：2002CB211704)资助．作者简介：傅雪海(1965)．男，湖北衡阳人，教授．tg~，主要从事能源地质研究与教学工作①王璐琨．天然气组分在含醇水溶液中溶解度的测定及模型化研究．石油大学(北京)，2002维普资讯http://www.cqvip.com346天然气地球科学Vo1．15表1煤层水

6、样地球化学特征加(：a27．622．7513．7763．63Mg22．752．7663836．53阳离子(m)Fe+Fe?60()0O．06O00NH0120．060740．90总含量715．5532511441．90156·70HCC)F1601．53666．521113．49459-66Cl123383893306019．11lS()；1．031057821．4027．78阴离子(mg／1．)c()45．710．000·000·002N()0．002．300090．00N【)0．010．000．000．022总含量177166813．531165．58506-57l：1层埋深600

7、rn左右，煤层气试井得到的储层平均温2实验设计4度为2O，平均压力约为5MPal8】。考虑到装置的沁水盆地含煤地层为华北型的太原组和山西工作能力。本次实验设计的3个温度点和压力点分组，煤系平均厚约150rn，太原组含水层为3层含水别为：2OC。5MPa；140，22MPa；140C，36MPa。性较强的碳酸盐岩和含水性微弱的细碎屑岩，山西3实验结果分析组为含水性较弱的中、细碎屑岩。煤层为相对隔水层，其含水性极其微弱。4个煤层水样在3个温度、压力