川南煤层甲烷解吸动力学影响因素实验研究.pdf

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1、第4l卷第4期煤田地质与勘探V_01．41NO．42013年8月COALGBD])G&EXPIoRAug．2013文章编号：1001-1986(2013)04-0031．04川南煤层甲烷解吸动力学影响因素实验研究李相臣，康毅力，尹中山，张梦莲(1．西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610500；2．四川省煤田地质局，四川成都610072)摘要：为了系统研究煤层气(甲烷)解吸动力学的影响因素，选用川南地区的无烟煤，设计了不同压力、温度、粒度和湿度下的煤层气解吸动力学实验。采用高温高压煤层气吸附／解吸测试系统进行实

2、验，并拟合实验结果获得了不同条件下的扩散系数。研究表明：压力和温度越高，甲烷解吸量和解吸速率越大；粒度越大，甲烷解吸量和解吸速率越小；低于平衡水含量时，湿度增大，甲烷解吸量和解吸速率降低；甲烷扩散系数拟合结果揭示，扩散系数随压力增高而减小，随温度升高而增大，随湿度增大而减小。关键词：煤层气；解吸；动力学；扩散系数；川南煤田中图分类号：P618．13文献标识码：ADOI：10．39698．issn．1001．1986．2013．04．008Experimentofaffectingfactorsformethanedesorption

3、kineticsinsouthSichuancoalfieldLIXiangchen，KANGYili，YINZhongshanz，ZHANGMenglian(1．StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China；2．SichuanCoalfieldGeologyBareau，Chengdu610072，China)Abstract：Inordertostudyth

4、eaffectingfactorsforcoalbedmethanedesorptionkinetics，desorptionkineticstestsweredesignedunderdiferentpressure，temperature，grainsizeandmoisturewithanthracitefromSonthSichuanCoalfield．Aself-madeHTHPcoalbedmethanedesorptiontesterwasappliedindesorptionkineticsexperiments．D

5、iffusioncoeficientwasgotbyfittingresultoftest．Gasdesorptioncapacityandrateofgranularcoalincreasewithincreasingadsorptionequilibriumpressureandtemperature，anddecreasewithincreasinggrainsizeandmoisture．Thefittingresultofdiffusioncoeficientrevealsthatdiffusioncoeficientis

6、increasingwithtemperaturebutdecreasingwithpressureandmoisture．Keywords：coalbedmethane；desorption；kinetics；diffusioncog伍cient；southSichuancoalfield煤层气在储层中的运移大概可以分为3个阶段：小；当颗粒大于极限粒度时，煤层气扩散速率与粒度第1阶段是在压力梯度作用下，煤岩中孔、大孔和裂无关。霍永忠[3】分析了煤储层气体解吸特征与物质组隙中的渗流；第2阶段是在浓度梯度作用下，通过基成、煤阶和孔隙结

7、构的关系。李育辉等[4】对晋城煤样质微孔向中孔、大孔和裂隙的扩散；第3阶段是吸附等温吸附及解吸实验的数据处理结果表明，吸附一解气体从煤内表面的解吸。由此可见，煤层气的开采受吸速率均随压力及煤样气含量的增加而增加，且吸渗流能力和扩散能力的双重控制，当浓度梯度降低到附速率与解吸速率随压力的变化曲线基本相同。曾社解吸速率小于裂缝流通能力时，扩散便成为主要制约教等讨论了温度变化对煤层气解吸作用的影响。然因素。与煤层渗流能力的研究相比，针对扩散能力的而，以往研究成果对煤层气解吸过程的影响因素考研究明显偏少。聂百胜等【l】进行了煤粒煤层气解吸扩

8、虑尚不系统，且针对川南地区无烟煤解吸特性的研究散的实验研究，总结出煤粒的解吸仅仅是煤层气扩未见报道。散，煤粒的煤层气解吸放散速度是单纯的解吸扩散速本文选取川南地区[6]二叠统龙潭组无烟煤样度。杨其銮【2】提出了极限粒度概念，并指出：当