注CO2提高煤层气采收率的模拟实验研究
CO2注入实验报告
CO2注入实验报告关于各家实验内容及其结论和优缺点的调研1 林李—注二氧化碳开采煤层气模拟实验研究该实验利用注二氧化碳开采煤层气模拟实验装置，研究了注气压力、注汽速度等因素对煤层气采收率的影响，为煤田开展注二氧化碳开采煤层气提供理论依据。
1.1实验材料与实验装置实验材料包括煤样、甲烷(瓶装，纯度99.99%)、二氧化碳(瓶装，纯度99.99%)、蒸馏水、氢氧化钠等。
实验装置如图1所示，它主要由气瓶、标准容器、煤样管、回压阀、真空泵、二氧化碳吸收装置、量筒等组成。
1-气瓶 2-标准容器 3-减压阀 4-压力表 5-煤样 6-二氧化碳吸收装置 7-真空泵8-量筒 9-回压阀图1 实验装置示意图1.2 实验方法1.2．1 煤样制备将块状煤样粉碎、过筛、烘干、称质量，然后装入填煤管中，边填边压实。
1.2.2 煤样吸附特性评价实验步骤(1) 关闭填煤管和标准容器的出口阀门，将填煤管抽真空2小时。
(2) 打开气瓶阀门，将气体充入标准容器中，记录压力为P1，关闭气瓶阀门。
(3) 打开填煤管入口阀门，连通标准容器和填煤管，在压力表读数稳定时，记录平衡压力P2。
(4) 改变充入标准容器中的气体的压力，重复步骤(2)和(3)，得到一系列的平衡压力值。
1.2.3 注二氧化碳开采煤层气实验步骤(1) 关闭填煤管和标准容器的出口阀门，将填煤管抽真空2小时。
(2) 打开甲烷气瓶阀门，将甲烷充入标准容器中，记录压力为P1，关闭气瓶阀门。
(3) 打开填煤管入口阀门，连通标准容器和填煤管，在压力表读数稳定时，记录平衡压力P2。
(4) 调节回压阀压力P2，以一定的流量向填煤管中注入二氧化碳气体，产出的二氧化碳气体由碱液吸收，记录时间和采出的甲烷气量。
1.3 实验结果与分析煤样对甲烷、氮气和二氧化碳的吸附等温线如图2所示。
由图2可见，煤样对二氧化碳、甲烷、氮气的吸附规律都近似符合Langmuir 等温吸附方程。
图2 不同气体的等温吸附曲线氮气)339.01/(638.2p p V a += 95.2=L P 78.7=L V (1)甲烷)328.01/(676.7p p V a += 05.3=L P 42.23=L V (2)二氧化碳)702.01/(313.36p p V a += 42.1=L P 72.51=L V (3)二氧化碳的吸附曲线位于CH 4的吸附曲线之上，煤样对二氧化碳的吸附量大约是对甲烷吸附量的3倍左右，而氮气的吸附性能要低于甲烷的吸附性，这说明在相同压力下，CO 2对煤样的吸附能力大于CH 4对煤样的吸附能力，二氧化碳注入煤层中后就会与煤基质微孔中的甲烷发生竞争吸附，由于其吸附能力较煤层甲烷强从而将原吸附在煤层中的甲烷置换出来，达到增产煤层气的效果。
CO2驱提高煤层气开采效果注入参数的实验研究
CO2驱提高煤层气开采效果注入参数的实验研究郭辉;李想;曾云;王有良;梅光远【摘要】There are the problems of low permeability, low saturation of gas and low reservoir pressure in the coal bed methane extraction of our country. Based on previous researches, we can know that CO2 has good replacement, displacement effect of coal bed gas, and can reduce carbon emission. However, there is no specific research on the optimization of injection parameters for CO2flooding. Through the orthogonal experiment method, the parameters of the recovery of CH4 including the time of gas injection, the gas injection method, the gas injection rate and the temperature pressure system, were designed. Indoor and long core displacement experiments showed that the best way of gas injection for CO2recovery was to inject CO2when depletion development recovery reached 20%, injection method was intermittent injection, injection slug size was 0.2 PV, injection rate was 0.2 mL/min. Under the condition of room temperature, pressure 9 MPa, after gas injection about 17 PV, gas injection effect of depletion development was the best. Gas injection time and injection gas injection rate had significant effect on CH4 recovery, gas injection rate had significant effect, and the influence of temperature and pressure system was relatively small.%我国煤层气面临低渗、含气饱和度低和储层压力低等问题，CO2具有较好的置换、驱替煤层气的效果，同时可以减少碳排放量，对CO2注入参数优化至今尚没有具体研究。
提高煤层气采收率措施研究
第40卷第9期 辽 宁 化 工 Vol.40，No.9 2011年9月 Liaoning Chemical Industry September，2011收稿日期： 2010-04-11 提高煤层气采收率措施研究孙 敏 娜（西安石油大学石油工程学院， 陕西 西安 710065）摘 要： 20世纪90年代我国开始试验性的进行煤层气的工业化开采。
由于我国煤层气存在“高储低渗”的问题，所以单井产量低，开采利用非常困难。
本文将针对以上问题对提高煤层气采收率的多种措施进行概述。
关 键 词：煤层气藏；煤层气开发； 提高采收率中图分类号：TD 823 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2011）09-0975-03我国的煤矿井下煤层气抽放始于20世纪50年代，随着对新能源的开发利用，煤层气由单纯的井下抽放逐步向地面开发发展，90年代开始试验性的进行煤层气的工业化开采，但大部分的产气量不高。
造成这种现象的主要原因是：我国煤层气地质条件复杂，大多具有低压（压力系数小于0.8）、低渗（小于1×10-3 μm2）、低饱和（小于70%）三低现象，低压使气流驱动能力不足，低渗无法形成以抽放钻孔为半径的大范围的解吸-扩散-渗流圈，低饱和是温度、压力、围岩条件、煤的等温吸附性质等综合作用的结果。
在目前的技术条件下，“三低”煤层抽放特别困难。
以下将对多种提高煤层气采收率的技术进行概述。
1 煤储层压裂技术煤储层压裂技术是目前煤层气开发普遍采用的增产措施。
这是因为人工压裂形成的诱导裂缝降低或消除了煤层的近井眼伤害，强化了煤层中的天然裂隙网络，扩大了有效“井眼半径”和煤层气解吸渗流面积，加强了井眼稳定性，在井眼周围形成了有效的煤层气渗流通道，有效地提高了煤层气井的产能。
压裂措施最关键的技术就是破裂压力和瞬时关井压力的设计。
煤层气井与常规油气井在水力压裂技术方法和压裂结果上，既有相似性又有差异性。
其差异性主要表现在以下两个方面：①煤层中甲烷气主要以吸附状态赋存于煤岩裂隙和基质孔隙（微孔隙）的内表面上，其赋存和产出机理与砂岩天然气完全不同；②煤岩在成分、结构、构造以及力学物理性质上与油气储层有显著差异。
天然气藏超临界CO2埋存及提高天然气采收率机理
天然气藏超临界CO2埋存及提高天然气采收率机理一、本文概述随着全球气候变化问题的日益严重，减少温室气体排放、实现低碳发展已成为全球共识。
作为一种重要的温室气体，二氧化碳（CO2）的减排和埋存技术受到广泛关注。
超临界CO2埋存技术作为一种新兴的碳减排策略，在地质碳储存和提高油气采收率方面显示出巨大的应用潜力。
本文旨在探讨天然气藏超临界CO2埋存及提高天然气采收率的机理，分析该技术在地质碳储存和提高油气采收率方面的应用前景，以期为我国的碳减排和油气资源开发提供理论支持和技术指导。
具体而言，本文首先介绍了超临界CO2的基本性质和特点，阐述了超临界CO2在天然气藏中的埋存过程及其影响因素。
在此基础上，分析了超临界CO2埋存对天然气藏物性的影响，包括天然气储层的渗透率、孔隙度和饱和度等。
进一步地，本文探讨了超临界CO2埋存提高天然气采收率的机理，包括超临界CO2的溶解作用、扩散作用以及其与天然气的置换作用等。
本文总结了超临界CO2埋存及提高天然气采收率技术的优势与挑战，并对未来的研究方向和应用前景进行了展望。
通过本文的研究，可以为超临界CO2埋存技术在地质碳储存和提高油气采收率方面的应用提供理论依据和技术指导，有助于推动我国碳减排和油气资源开发事业的可持续发展。
二、天然气藏超临界2埋存机理超临界CO2（ScCO2）埋存是一种新兴的碳捕获和储存（CCS）技术，该技术利用CO2在超临界状态下的特殊物理和化学性质，将其注入到地下天然气藏中，从而实现CO2的长期安全埋存和同时提高天然气的采收率。
超临界CO2埋存技术结合了环境效益和经济效益，对于减缓全球气候变化和提高能源利用效率具有重要意义。
溶解与扩散：超临界CO2在注入到天然气藏后，会与天然气藏中的烃类物质发生溶解和扩散作用。
由于超临界CO2的高密度和低粘度特性，它可以在天然气藏中迅速扩散，并与天然气中的烃类物质发生相互作用，从而实现CO2的埋存。
置换作用：超临界CO2在扩散过程中，可以通过置换作用将天然气藏中的烃类物质推出，从而提高天然气的采收率。
CO2驱不同注采模式提高采收率实验研究
第30卷第2期油气地质与采收率Vol.30,No.22023年3月Petroleum Geology and Recovery EfficiencyMar.2023—————————————收稿日期：2022-09-20。
作者简介：郑文宽（1989—），男，山东东营人，高级工程师，博士，从事CO 2驱提高采收率研究。
E-mail ：*****************************。
基金项目：中国石化重点实验室课题“咸水层封存CO 2作用机理与运移赋存模式研究”（KL22006），胜利油田博士后工作站项目“CO 2驱相似物理模拟方法研究”（YKB2008）。
文章编号：1009-9603（2023）02-0086-08DOI ：10.13673/37-1359/te.202209037CO 2驱不同注采模式提高采收率实验研究郑文宽1，2，张世明1，2，李宗阳1，2，张东1，2，张传宝1，2，刘国3（1.中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营257015；2.山东省碳捕集利用与封存重点实验室，山东东营257015；3.东营同邦石油科技有限公司，山东东营257000）摘要：非均质、黏性指进是决定CO 2驱开发效果的关键因素，而调整注采方式是控抑气窜、扩大波及的有效手段。
目前该方向的研究以数值模拟为主，亟需开展CO 2驱不同注采方式的物理模拟研究，以进一步明确CO 2驱连续气驱、轮换开采和注采耦合等模式的动用机制、开发特征和油藏适应性。
通过CO 2驱相似物理模拟实验，对比CO 2连续气驱、轮换开采和注采耦合模式的开发特征差异，并分析CO 2驱不同注采模式的适用性。
实验结果表明：连续气驱模式下不同渗透率区域开发效果差异大，低渗透率区域见气后的增油潜力较低，适合相对均质油藏开发；轮换开采模式通过采油井交替开启，改变注采井间主流线方向，有效改善非均质储层中低渗透率区域的开发效果，适合强非均质油藏或气窜后的开发调整阶段；注采耦合模式利用注采交替引起的压力场交替变化，可以较均衡的提高全区波及范围，提高难动用边角区储量动用率，适合弱非均质油藏或前期开发阶段。
注气驱替提高煤层气采收率实验研究
注气驱替提高煤层气采收率实验研究石强;陈军斌;黄海;熊鹏辉;邓好;王汉青【摘要】通过进行单一组分N2、CO2以及不同比例混合气驱替的对比实验,探究不同气体、不同比例条件下的煤层气驱替规律.研究结果表明,N2随驱替压力升高,驱替效率先增后减,置换效率越来越差,驱替渗透率越来越低,但仍高于原始煤岩渗透率;CO2随驱替压力升高,驱替效率一直增加,置换效率变化不大,驱替渗透率先降后升,整体低于原始渗透率;混合气(CO2∶N2=1∶4)和混合气(CO2∶N2=1∶9)驱替规律接近于N2,混合气(CO2∶N2=1∶1)驱替规律接近于CO2;N2恒压驱替优于间歇驱替,CO2间歇驱替优于恒压驱替.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)005【总页数】4页(P10-13)【关键词】气驱煤层气;驱替效率;置换效率;渗透率;煤层气抽采【作者】石强;陈军斌;黄海;熊鹏辉;邓好;王汉青【作者单位】西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;陕西省煤层气开发利用有限公司,陕西西安710119;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TD712我国埋深2 000 m以浅煤层气地质资源量约36.81×1012m3，居世界第3 位[1]，但由于开发起步晚，煤层地质条件复杂，具有“三低一高”（低饱和度、低渗透性＜1×10-3μm2、低储层压力、高变质程度）的特点，国外众多开采技术引进到我国并不能达到预期效果，传统水力压裂开采效果也并不理想[2]。
针对这一问题，目前国内外开展了一系列实验研究，主要向煤岩注入非烃气体，驱替置换煤层气，此举已取得一系列重要成果[3-10]。
研究表明，气驱煤层气主要利用其吸附作用和分压作用，煤对气体的吸附性CO2＞CH4＞N2，但驱替渗透率却与煤对气体的吸附性相反，因此，单纯考虑1种气体驱替置换开采煤层气并不能普遍适合我国低渗透煤层，如何结合N2和CO2各自的优点因地制宜开采煤层气才是真正适合我国煤层气开采的关键。
二氧化碳驱煤层气煤-水-气体系作用过程模型实验技术
二氧化碳驱煤层气煤-水-气体系作用过程模型实验技术1. 引言1.1 概述煤层气作为一种重要的非常规天然气资源，在能源领域具有广阔的应用前景。
二氧化碳（CO2）驱替煤层气是一种有效的提高煤层气采收率及实现超临界CO2储存的技术途径。
本文旨在通过构建煤-水-气体系作用过程模型实验技术，深入研究二氧化碳驱煤层气的机理与效果，为优化煤层气开发利用提供科学依据和技术支撑。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，即引言、正文、实验结果与分析、论证与讨论、结论与展望。
引言部分介绍了文章的概述以及各部分内容安排，接下来将详细介绍二氧化碳驱煤层气的相关概念和技术，并提供实验设计与方法，进而展示实验结果并进行深入分析和讨论。
随后对所得结果进行验证并评估其可行性。
最后，我们将从模型有效性和应用前景、技术优势和局限性以及对工业生产的影响和推广建议等方面进行论证和讨论，最终总结主要结论并展望后续工作。
1.3 目的本文旨在研究二氧化碳驱煤层气的作用过程，并构建相应的模型实验技术。
通过深入剖析实验结果，验证模型的有效性，并对其应用前景进行评估，同时分析技术优势与局限性以及对工业生产的影响。
最终提出相关推广建议，为二氧化碳驱替煤层气技术在煤层气开发利用中的应用提供科学依据和参考。
2. 正文2.1 二氧化碳驱煤层气概述二氧化碳驱煤层气是一种采用二氧化碳作为驱动剂来提高煤层气采收率的技术方法。
该方法通过注入二氧化碳到地下煤层中，可实现原本不能被开采的低渗透、难采或封闭的煤储层中的煤层气产能释放，从而提高煤层气的产量。
这种方法具有环保、经济效益和资源利用方面的优势。
2.2 煤-水-气体系作用过程模型实验技术介绍煤-水-气体系作用过程模型实验技术是通过构建实验室规模的系统来模拟和分析地下矿产资源开发中涉及到的多相流、质传输和反应过程。
在该技术中，通过控制不同因素如温度、压力、流速等参数，以及特定设备和仪器进行数据采集与分析，可以对煤-水-气体系在不同工况下的反应情况进行准确可靠地模拟。
中国油气田注CO_2提高采收率实践
收稿日期：20120914；改回日期：20121128基金项目：国家科技重大专项“CO 2驱油与埋存关键技术”（2011ZX05016－006）作者简介：罗二辉（1985－），男，2008年毕业于中国石油大学（北京）石油工程专业，现为中国石油勘探开发研究院油气田开发专业在读博士研究生，主要从事CO 2驱油提高采收率与碳封存研究。
DOI ：10.3969/j.issn.1006－6535.2013.02.001中国油气田注CO 2提高采收率实践罗二辉1，胡永乐1，李保柱1，朱卫平2（1.中油勘探开发研究院，北京100083；2.中油吐哈油田分公司，新疆哈密839009）摘要：在调研大量相关文献的基础上，详细综述了中国油气田50多年的注CO 2提高采收率实践。
首先依据中国各大油区公开发表的文献实验数据，从室内机理实验统计CO 2驱油关键技术参数，对比分析原始地层压力与最小混相压力。
其次，根据不同储层类型，总结了国内在低渗透油藏、高含水油田、复杂断块、稠油油藏、碳酸盐岩油藏及煤层气等储集层开展的注CO 2矿场项目。
现场试验结果显示，提高采收率幅度为1.07% 6.00%，换油率为0.98 2.49t /t 。
最后结合矿场已有经验及存在问题，提出CO 2驱油技术攻关方向。
关键词：注CO 2；最小混相压力；混相驱；提高采收率；换油率中图分类号：TE357.7文献标识码：A文章编号：1006－6535（2013）02－0001－07引言美国注CO 2采油已有50多年的历史，最初只是为了提高原油采收率，近年来随着CO 2温室效应导致的气候变化，地质埋存被作为温室气体减排的一种有效手段受到环保人士和油气工作者的高度关注。
中国政府在2009年联合国气候大会上承诺，到2020年中国单位国内生产总值CO 2排放比2005年下降40% 45%，减排目标将作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划，保证承诺的执行受到法律和舆论的监督［1］。
10.CO2提高采收率数值模拟技术
CO2提高采收率数值模拟技术CMG·中国—2017年油气开发数值模拟技术研讨会吴晓云2017年9月主要内容•CO 2-EOR 介绍•CO 2-EOR 设计步骤•CO2-EOR 重要机理•在混合EOR 过程中的应用•数值模拟流程及案例•结论CO2-EOR介绍为什么要进行CO2-EOR？一次采油和二次采油的采出程度仅为原油地质储量的20~40%为什么要进行CO2-EOR？两个主要的优势：•提高采收率•CO2埋存降低CO2释放，减轻温室效应CO2-EOR设计步骤CO2-EOR设计步骤储量参数岩石物理特征油价等标准（深度、物性）必要条件等PVT实验岩心实验开采机理等风险（环境和技术）商业和政策因素等数据整理和分析筛选实验研究详细研究项目可行性研究实施矿场先导试验全油田开发数值模拟模型适用性、可能性及经济效益监控数值模拟优化步骤1:输入可靠的数据•油藏参数和PVT等数值模拟的步骤步骤2:历史拟合•产量和压力数据步骤3:预测•不同方案优化设计等最重要精确描述油藏特征表征主要驱油机理如何模拟CO 2-EOR ？先进的EOS 组分模拟器可模拟一采和三采过程中油藏流体各组分之间的相互作用计算相态变化和油藏流体属性用于PVT 模拟和室内实验拟合可模拟：•凝析气•致密/页岩气•CO 2EOR •WAG •化学驱EOR •CO 2埋存•LSW 驱•聚驱•ASP 驱•……CO2-EOR重要机理CO2-EOR机理•PVT、溶解、膨胀•混相机理•CO2在水相中的溶解•沥青质沉淀•润湿反转•滞后•IFT效应•流体描述–组分分析–重组实验•室内实验拟合→压力、温度和流体组成变化–恒组成膨胀实验–差异分离实验–分离器测试–膨胀实验PVT混相机理•混相类型–蒸发、凝析、混合气驱•重要参数–MMP–MMECO2在水相中的溶解应用Henry定律模拟CO2在水中的溶解，其溶解度主要受温度、压力和矿化度的影响：•直接输入Henry定律常数•相关式–Harvey方法–Li-Nghiem方法–考虑矿化度影响•关键字*SOLUBILITY*HENRY-CORR-CO2•压力、温度或组成的变化–沥青质/蜡模型沥青沉淀地层油溶剂（CO 2）沉淀絮凝沉积孔隙堵塞二次夹带Psat ，59℃16 Mpa ，59°C沥青质沉淀•WinProp通过多组分的闪蒸计算模拟–流体使用EoS状态方程–固相组分使用逸度方程•需要模拟的实验–常规PVT实验–不同温度下沥青质沉淀的起始压力沥青质沉淀-堵塞•阻力因子计算（关键字*RFCALC）–固相沉积或矿物质沉积导致的流体孔隙度变化，进而计算相阻力因子–Power Law方程–Kozeny-Carman方程–固相吸附模型•当计算当前时间步的渗透率时，用前一个时间步的渗透率除以阻力因子–kk= kn/ rf润湿反转•油湿水湿•润湿反转–沥青质吸附–地球化学作用/离子交换•毛管力和相对渗透率曲线–KRINTRP–INTCOMP滞后向亲水油藏注入流体（例如CO2）：•非润湿相（气）驱出润湿相（水）的过程，称为驱替•润湿相（水）驱出非润湿相（气）的过程，称为吸吮滞后向亲水油藏注入流体（例如CO2）：•在这个过程中，相对渗透率的转换捕集了部分气在孔隙中，致使其不可流动WAG过程中相渗的滞后模拟：•可选择水相或气相相渗滞后•关键字*HYS_MODELIFT效应•相对渗透率可作为IFT的函数–当IFT高于参考值时，使用输入的相对渗透率曲线–当IFT低于临界值时，使用直线型相对渗透率曲线–IFT在参考值和临界值之间，使用相渗插值•关键字：*SIGMA eksig epsig sigma0*IFTMISPT (sigmis_thr)其他的机理•扩散和弥散•基岩的溶解•水相化学平衡反应•矿化作用（地球化学功能）：溶解和沉淀•热效应•盖层泄漏在混合EOR过程中的应用LSWI，泡沫等CO2+LSWLSW（低矿化度水驱）有很多优势：•与常规水驱操作相同•不需要昂贵的化学剂•可显著提高采出程度含粘土的油湿油藏进行低矿化度水驱主要机理：油湿转为水湿CO 2 LSWAG CO 2WAG •CO 2混相•流度控制（WAG ）•高采出程度•延迟开发难题LSWI •润湿反转•比HSWI 采出程度高•低化学剂成本•环境影响•油田实施•比混相驱采出程度低CO 2LSWAG •协同效应•CO 2混相•流度控制•润湿反转•与注入CO 2发生地球化学反应•离子交换•矿物质的溶解•比HSWI 、LSWI 、CO 2HSWAG 、纯CO 2采出程度高泡沫辅助CO 2 EOR •使用相对渗透率插值•FM 作为插值参数–FM=0 强泡沫–FM=1无泡沫•相关性–FMMOB ：泡沫强度–F1：表活剂浓度–F2：含油饱和度–F3 & F4：毛管数–F5：油组分的摩尔分数–F6：矿化度–FDRY ：泡沫破灭选项泡沫辅助CO2EOR •气的流度控制–提高波及效率–改善流度比，调整剖面–封堵气窜通道数值模拟流程及案例数值模拟流程PVT 模拟GEM 模拟一维模型地质建模CCE 、DL 、膨胀实验…细管实验、岩心驱替…油藏数值模拟润湿反转，混相等敏感性分析历史拟合优化不确定性分析案例：矿场模型原油地质储量（OOIP）：684.6×106bbl•1983-1990年：衰竭开采•1990-2008年：水驱开采•2008-2035年：CO2WAG案例：历史拟合需要拟合的参数：•井底流压BHP•累产油–单井–全区•时间：1983-2008案例：WAG方案优化优化NPV：•基础方案NPV–750 ×106 美元•最佳方案NPV–975 ×106 美元•段塞尺寸•注入压力•生产井含水率和气油比监测条件案例：其他机理结论•CMG能够精确模拟CO2采油的所有过程和机理•PVT和室内实验数据进行拟合（WinProp）•GEM四相多组分的EoS模拟器可模拟–CO2驱、WAG、泡沫、聚合物、ASP、LSWI等–LSWI+混相+泡沫+ASP–GEM是唯一一款能够模拟以上混合EOR过程的数值模拟软件•地球化学功能（水相平衡反应、离子交换、矿物质溶解等）•地质力学功能•敏感性分析、历史拟合、优化、不确定性分析（CMOST）谢谢！。
注二氧化碳提高煤层气采收率实验系统设计
２ 实验 方 法
２ １ 煤 样 制备 ．
３ 实 验 结 果 与分 析
３ １ 煤样 对 ｃ ／ ｏ２ 吸附特 性对 比 ． Ｈ４ ｃ 的
将 块状 煤样 粉 碎 、 过筛 、 干 、 质量 ， 后装 人填 烘 称 然 煤管中， 边填 边 压实 。
作 为 煤层 气 主 要 成 分 的 Ｃ ４ 由 Ｃ ４高压 气 瓶 Ｈ 气 Ｈ 供给 ， 驱替用 Ｃ ２ Ｏ 由高压 Ｃ ２ Ｏ 气瓶提供 ， 气瓶上装有 减压 阀 ２ 高压 气 体压 力 降 低 ， 减 压 的 气 体进 入 标 使 经
准容 器 ４ 。以上构 成 了实验装 置 的注入 系 统 。 ２ 模 型系 统 ） 利 用装 人填 煤 管 中的压 实 煤 来 模 拟 煤 层 ， Ｃ 将 Ｈ
第 个 吸 附平 衡 压 力 点 ｐ 应 的 甲烷 吸 附 体积 对
为：
图 ２ 不 同气 体 在 煤 岩 介质 中 的 吸 附 曲线
３２ 注 Ｃ 和 自然 降压 开 采煤层 气效 果对 比 ． Ｏ２
＝ ＋
（ 一 ） 一 ＼ 一Ｉ 。 （・ ・） 。Ｚ ， Ｚ １
要 ： 对我 国煤层气开发 中存在的产 气率低 、 针 回采周期长 的问题 以及 Ｃ ２ Ｏ 排放 量 大、 染环境 严重等现 象 ， 制 污 研
了一套可以进 行煤层 气吸 附／ 解吸性能评价及注 Ｃ ２ Ｏ 开采煤层 气模拟 的 实验 系统 。利 用该 系统 开展 了不 同气体在煤 岩 中的吸附／ 解吸性 能评价研 究和注 Ｃ ２ Ｏ 开采 煤层气效果实验研 究。 实验 结果表 明 ，Ｏ 在煤 岩 中的吸 附量明显 高于 Ｃ ４ Ｃ２ Ｈ 的吸附量 ； 自然 降压 开采相 比 ， Ｃ ２ 以提 高煤层 气的采 收率 ， 高幅度在 １ ％以上。而且 随 Ｃ ２ 与 注 Ｏ可 提 ０ Ｏ 注入 量的增加 ，
层内生成二氧化碳气体提高采收率技术概况
层内生成二氧化碳气体提高采收率技术浅论摘要:利用二氧化碳混相/非混相驱以及二氧化碳吞吐均被认为是从复杂地层中提高原油采收率非常有效的方法.限制它们推广应用的主要制约因素是必须有天然的二氧化碳源,二氧化碳的输送、向生产井的突进问题,油井及设备腐蚀、安全和环境问题等。
而层内生成二氧化碳气体技术可以很好的克服以上二氧化碳应用中的负面影响和制约因素。
本文主要阐述了层内生成二氧化碳气体技术提高原油采收率的机理,以及该技术在国内油田的应用情况。
关键词: 层内生气;二氧化碳;解堵;增注; 提高原油采收率一引言利用二氧化碳混相和非混相驱油和二氧化碳吞吐提高原油采收率的机理决定了其同时存在有利因素和不利因素。
有利因素:1、CO2溶于水后,使水粘度增加20%～30%,水流度增加2～3倍。
2、CO2溶于油后,使油粘度减少1.5～2.5倍。
3、CO2溶于油后,使油水界面张力降低。
4、CO2溶于油后,使其体积增加,影响剩余油驱替。
不利因素:1、温压条件变化导致CO2浓度降低,随后出现蜡和沥青质从原油中沉淀析出。
2、油井和油田设备腐蚀。
3、CO2输送问题。
4、工艺成本费用高。
5、在油田附近缺乏CO2气源或者供应量不足。
显然层内生成二氧化碳气体技术,在地层中就地产生CO2,不使用任何地面设备,排除了任何对环境不利的影响因素,具有很强的应用优势。
二层内生成二氧化碳气体提高采收率技术原理在设计的地层深度注入生气化学剂，在地层条件下相互融合产生大量的高温高压二氧化碳气体，此时二氧化碳气体可以是单相，也可以是混相，或者呈泡沫状态。
作用机理主要如下:1热解堵作用生气剂在油层深部反应生成二氧化碳气的同时将伴有大量的热量放出，使地层温度升高，降低地层中有机物胶质、沥青质、蜡质等的粘度,增加了油的流动性, 达到热解堵的作用。
2封堵高渗透层优先在高渗透层生成的二氧化碳气体与聚合物溶液形成稳定的气-液泡沫体系，聚合物网格结构能够阻止微气泡体系的扩散，该气-液泡沫体系对后期注入水产生很大的附加阻力，形成屏障，破坏了原来地下流体状态，扩大了波及体积。
注CO2提高致密气藏采收率机理及其影响因素研究
注CO2提高致密气藏采收率机理及其影响因素研究在地层中注入CO2能够有效恢复地层压力，尽量避免因为地层压力损失而导致下沉或者水浸的现象。
在油田生产开采过程中通过实施CO2驱气，能够得到较好的流动比，而且还能够充分保证驱替前缘的稳定性，与此同时，在重力分异作用的影响下，能够有效提升高致密气层的开采效率。
CO2具有较高的注入性以及溶解性，而且整体回收效率也相對较高，因此可以极大的提升EDR的有效性。
标签：采收率;注二氧化碳;致密气藏;影响因素引言目前在国际上并没有针对致密气实施统一的标准，各个国家在实际生产开采过程中，根据不同生产开采时期以及致密气资源的实际状况、经济技术条件等各种情况来制定出本国的标准，随着目前对致密气认识的不断加深，相关的概念也在不断的改进过程中。
在我国，通常情况下都是按照储层的物性来对气藏进行明确分类，通常情况下，都会将渗透率小于0.1×10-3μm2的气藏定义为致密气藏。
与常规气藏相比较，致密气藏同时具备了达西流以及非达西流的渗流特征，而且其还具有一定的启动压力梯度，非均质性也相对较强，在实际开采过程中产能的差异性也比较大;整个地层中的弹性能量相对较小，压力下降非常明显，由此就导致在开采过程中会出现明显的产量递减。
1 注二氧化碳提高致密气藏采收率机理针对一些废弃的气体向其中注入二氧化碳能够有效提升气田的扫气效率，也能有效促进油气从地层压力恢复，在此基础上，就能充分调动油气从未开采储量。
在实际针对甲烷进行驱替的过程中，二氧化碳在气态、液态或者超临界状态下都能够充分发挥出其作用。
即使在二氧化碳突破的状态下仍然能够获得很好的甲烷采收率。
1.1筛滤置换作用二氧化碳分子的分子分布形式呈现出直线型状态，其分子直径要远远小于甲烷，因此其完全能够进入非常小的微孔隙中，但是甲烷却不能进入，二氧化碳的这种现象就被称为是筛滤置换作用[1]。
1.2竞争吸附置换作用在向储层中注入二氧化碳后，可以有效的提升甲烷的解析以及扩散速率，再注入二氧化碳后，会导致其渗流速度不断增加，从而导致甲烷的分压出现非常明显的下降，这样就能够有效促进甲烷实现解析和扩散;当气体进入岩层中后，两者之间产生的相互作用力主要是由伦敦色散力以及德邦主导力来共同构成，因此就会形成吸附势。
金南油田致密油藏CO2提高采收率物理模拟研究
2691 区域概况金南油田位于金湖凹陷中南部，含油层主要为阜二段、阜三段，其中阜二段探明储量55.78×104t，可采储量8.31104t。
阜二段岩性为粉砂岩、泥质粉砂岩、灰质粉砂岩，泥、灰质胶结，底部砂岩较发育，较疏松，砂层厚度25m左右。
平均孔隙度7.6%～17.9%，平均渗透率1.7～17.7×10-3 md，为典型的低孔、低渗～超低渗细喉型储层，储集能力较差。
由图1可知：金南构造受几条北东向向的正断层的切割，形成了一系列鼻状构造，金南Ⅰ号构造位于其最南端。
金南Ⅰ号构造形态在三维地震剖面上反映清晰。
2012年针对阜二段Ⅰ油组部署的大斜度拟水平井金2-1HF、金2-2HF井经分段压裂投产初期分别获得20.1t/d，7.8t/d的单井产能，但由于油层物性较差且缺乏有效能量补充，产量下降很快。
后期对金2-2HF井实施CO 2单井吞吐，效果显著。
所以对区块开展CO 2驱油机理研究意义重大。
图1 金南Ⅰ号阜二段顶面构造图2 致密砂岩室内物理模拟研究2.1 注CO 2驱油相态特征分析CO 2注入地层的过程中，当CO 2与原油接触并完全溶解时，原油的物理化学性质(饱和压力、黏度、密度、膨胀系数等)会发生较大变化。
这些变化对注CO 2驱油效果有着重要的影响。
因此我们通过向复配原油中注CO 2的实验，来研究CO 2与金南油田地层原油的配伍性，以及注入CO 2对原油性质的影响。
2.1.1 地层油体系PVT相态特征实验研究（1）样品配制。
流体样品运至实验室后经油、气样品组分、组成分析，在实验室分别按各自地层条件进行地层原油样品恢复配制（见表2-1）。
（2）原油组分测试分析。
通过油气样品组成色谱分析及井流物组成计算，从井流物组成可以看出，JK13井的 C 1含量为4.75%，C 2-C 6含量为7.48%， C 7+含量为87.78%，属于黑油油藏地层流体组成（见表2-2）。
表1 JK13井配样数据表表2 JK13井流物组成分析组分油组成（mol%）气组成（mol%）组分油组成（mol%）气组成（mol%）二氧化碳00丁烷 1.915.74氮气00戊烷0.76 6.3甲烷 4.7539.4己烷0.7 4.45乙烷 1.3611.25庚烷以上87.780丙烷2.7522.85（3）单次闪蒸测试。
二氧化碳驱提高采收率技术
美国CO2驱的应用情况
美国是CO2驱发展最快国家.自80年代以来,CO2驱已成为继 蒸汽驱之后的第二大提高采收率技术.目前美国的CO2驱项目 已遍布13个州和墨西哥湾.美国大多数气驱方案是在20世纪80
年代中期以后实施的,目前其增产油量仍呈继续上升的趋势.
为了加大CO2驱技术的应用力度,美国已投巨资修建了4000多
Maljiamar
白云岩 1234 32.2 10.0 0.011 14.9 0.8448 0.8 30 8.2
Maljiamar
白云质粉砂岩 1128 32.2 11.0 0.014 7.0 0.8448 0.8 30 17.7
North Colesleves
砂岩 2804 112.8 15.0 0.009 41.5 0.8449 0.5 63 15.0
注气波及油层厚度提高30%,整个区块增产原油 2.88万吨
前苏联部分油田CO2驱矿场应用情况
油田
参数
谢尔盖 奥利 拉达 科兹洛
耶夫 霍夫 耶夫
夫
渗透率，μm2 地下原油粘度，mPa.s
0.23 0.04 1.54 0.24-0.28
5.7
0.72 30.7 7.0-6.1
油层温度，℃
40
27 26.5 30-31
在不同温度下重油粘度测量发现，温度达到275℃时才能降粘。CO2一旦 溶解在原油中就可使原油降粘，并且能把粘度降低到用蒸汽驱替的水平。
国内CO2驱研究及应用概况
国内（大庆、胜利等油田）在70年代末就对CO2驱技术进 行过室内研究，20多年来对CO2的驱油机理、相态特征等取得 了比较成熟的认识。
混相驱研究与先导试验：1990-1995年大庆油田率先在萨南地区进行
沁水盆地南部注二氧化碳提高煤层气采收率微型先导性试验研究
沁水盆地南部注二氧化碳提高煤层气采收率微型先导性试验研究第28卷第4期2007年7月石油学报A CT A PETROLEI SINICAVol.28JulyNo.42007基金项目:国家/十五0重大科技攻关项目(2004BA 616A O 08O 03)/注CO 2提高煤层气采收率技术研究0和中国加拿大合作项目(协议编号:7019346)/中国煤层气技术开发/CO 2埋藏0部分成果。
作者简介:叶建平,男,1962年9月生,2002年获中国矿业大学(北京)博士学位,现为中国煤炭学会煤层气专业委员会秘书长,中联煤层气有限责任公司研究中心主任,教授级高级工程师,主要从事煤层气勘探与开发工作。
EOmail:**************文章编号:0253O 2697(2007)04O 0077O 04沁水盆地南部注二氧化碳提高煤层气采收率微型先导性试验研究叶建平1 冯三利1 范志强1 王国强1 William D.Gunter 2 Sam Wong 2 John R.Robinson 2(11中联煤层气有限责任公司北京 100011; 21Alberta Research Coun cil Edm on ton Canada T 6N 1E 4)摘要:在沁水盆地南部TL O 003井进行了单井注入CO 2提高煤层气采收率试验。
采用间歇式注入方式,共向3号煤层注入19218t 液态CO 2。
生产和储层模拟评价结果表明,大部分CO 2被煤层吸附,能显著提高单井产量和采收率。
多井试验模拟显示,在沁南无烟煤煤层中注入CO 2,能显著地提高煤层气采收率,同时实现了埋藏CO 2的目标。
关键词:沁水盆地;煤层气;二氧化碳;注入方式;提高采收率;先导试验中图分类号:T E 357 文献标识码:AMicro 2pilot test for enhanced coalbed methane recovery by injectingcarbon dioxide in south part of Q inshui BasinYe Jianping 1 Feng Sanli 1 Fan Zhiqiang 1 Wang Guoqiang 1 William D.Gunter 2Sam Wong 2 John R.Robinson 2(1.China United Coalbed Metha ne Corp or ation,Ltd.,Beij ing 100011,China ;2.Alber ta Resear ch Council ,Edmonton T 6N 1E 4,Cana da)Abstr act :A new kind of technology for using CO 2inject ion was proposed to enhance coalbed methane (CBM)recover y and store CO 2in the non 2mineable deep coal seams.T he m icro 2pilot test for CO 2injection was perfor med in TL 2003Well of the southern Qinshui Basin.In the micro 2pilot test ,19218t ons of liquefied CO 2wer e interm ittent ly injected into No.3coal seam.A set of high 2qualit y da 2ta were obtained,including the injection rates,surface and bottom 2hole pr essures and temperatures during injecting CO 2period,the bottom 2hole pr essures and temperatur es during shut 2in per iod,and the bot tom 2hole pr essures and temperatures,gas and water pr o 2duct ion rates,and gas composition during pr oduction period.The history match of the dataset fr om the micr o 2pilot test was success 2ful wit h the CMG simulator.The multi 2well simulat ion and numer ical pr ediction indicated that CO 2was almost adsorbed into No.3coal seam,and the coa lbed methane recover y incr eased mar kedly,while CO 2could be stor ed in No.3coal seam for a long term in sout h part of Qinshui Basin.Key words :Qinshui Basin;coalbed methane;carbondioxide;injection mode;enhanced r ecovery;pilot test1 概述二氧化碳和甲烷是两大主要温室气体,全球年排放量巨大。
任11碳酸盐岩油藏注CO2提高采收率研究
任11碳酸盐岩油藏注CO2提高采收率研究郭平;周耐强;张茂林;张晓辉【摘要】许多碳酸盐岩油藏进入高含水开发期,如何挖潜,进一步提高采收率是目前的主要工作方向.目前任11碳酸盐岩油藏存在单井产油量低,注入水利用系数低,水驱效率越来越差的问题.因此需要探索新途径,以便进一步发挥油藏生产潜力.分析了任11油藏注CO2提高采收率的机理,开展了任11油藏注CO2提高采收率的数值模拟研究.针对研究区块的地质及开发特点,建立了相应的三维数值模型,在水驱历史拟合的基础上,应用数值模拟技术从注气强度、注气方式、注气部位,生产气油比控制等方面进行了优化研究.油藏注CO2方案模拟计算20年,产油量显著上升,采用注CO2可比目前开发方式提高采收率3.5％左右.%Many carbonate reservoir have been into high water-cut development stage. How to dig the remaining oil potential and enhancing oil recovery further is dominant work target now. There are many problems in carbonate reservoir of Rl 1, such as low oil production of single well, inefficient utilization of injected water, and worsening of the water-flood efficiency. Therefore it is necessary to find a new way to dig reservoir production potential. The EOR mechanism by Carbon dioxide injection process in Rl 1 is analyzed and the numerical simulation research on EQR by Carbon dioxide injection process in Rl 1 reservoir is completed. Aimed at reservoir properties and development characteristic the three-dimensional numerical model is setup. Based on the fitting history of water flooding, the gas injection rate, gas injection mode, gas injection position and the gas-oil ratio control are optimized. The plan of Carbon dioxide injection is predicted for 20 years and theresult shows that oil production rise obviously and it can enhance oil recovery about 3.5% more than the current exploitation mode.【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(034)002【总页数】5页(P180-184)【关键词】注二氧化碳;碳酸盐岩油藏;油藏数值模拟;提高采收率【作者】郭平;周耐强;张茂林;张晓辉【作者单位】“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学,四川成都610500;“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学,四川成都610500;“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学,四川成都610500;“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE344郭平，周耐强，张茂林，等．任11碳酸盐岩油藏注CO2提高采收率研究[J]．西南石油大学学报：自然科学版，2012，34（2）：180–184．Guo Ping,Zhou Naiqiang,Zhang Maolin,et al．Study on EOR by carbon Dioxide Injection Process in R11 Carbonate Reservoir[J]．Journal of Southwest Petroleum University：Science&Technology Edition，2012，34（2）：180–184．中国在20世纪70年代相继发现和开发了三十多个碳酸盐岩油藏，开辟了一个新的开发领域[1]。
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分，设计释放量为最终吸附量的２０％。按照ｌ＿ａｎｇ． ｍｕｉｒ方程计算出释放后两个煤样罐的压力分别为
Ｏ．７５ ５３．９３ ４６．０７ １．０９ ４９．５１ ５０．４９
·６４·
煤田地质与勘探
ＣＯＡＬ ＧＥ０１ ０ｅＹ＆ＥｘＰＬＯＲ棚０Ｎ
文章编号：１００１．１９８６（２００４）增刊一００６４－０４
Ｖ０１．３２ Ｓｕｐｐ Ａｕｇ．２００４
孔底马达在我国煤矿井下水平孑Ｌ钻进中的应用前景
郝世俊（煤炭科学研究总院西安分院，陕西西安７１００５４）
Ｓｔｅｖｅｎｓ等（１９９９）专门研究了注入Ｃ０２提高煤层 ｃＨｌ采收率的工艺，认为该工艺可以大幅度提高美 国煤层ｃＨ４的生产潜力…。
本文基于国外学者的前期研究成果，并结合国 家“十五”重点科技攻关项目，对注入Ｃ０２置换煤中 甲烷的有关特性和规律进行了实验研究，并就有关 理论问题开展了初步探讨。
２注气提高煤层气产能的机理
煤
ｃ０２／％
４．９８ ６２．６２ ３７．３８ ５．２０ ５５．３３ ４４．６７
表５ Ｃ０２置换煤层ＣＨ４实验中游离组分的浓度变化
４．６ｌ ６３．７２ ３６．２８ ５．１１ ５４．６８ ４５．３２
４．１３ ６３．６３ ３６．３７ ４．６１ ５４．９５ ４５．０５
３．６５ ６２．５３ ３７．４７ ４．１２ ５４．２３ ４５．７７
不同气体组分的吸附能力不同，主要是由于气 体分子和煤之间作用力的不同引起的。这神作用力 与一个大气压下各种吸附质的沸点有关，沸点高，则 吸附能力强（表１），由此对于二氧化碳、甲烷、氮气 来说，其吸附能力依次降低［２’３］。但从深层角度来分 析，煤分子和气体分子之间的作用力是由德拜诱导 力和Ｌｏｎｄｏｎ色散力组成，由此而形成吸引势，即吸
压力
！些
０．７５
１．０９
解吸 降下的
圣』丝堡亟空！丝
９２．８
２４．０
８７．７
２１．８
断性注气模式”的实验方法，模拟煤层气井的“排采
一注气一排采”的生产方式，是当前技术条件下国内 首创的煤层甲烷置换实验的新方法；
ｂ． 实验获得了实测的ｃＨ４和Ｃｏ’二元气体
相组分变化数据和ｃＨ４和Ｃ０２混合气体在吸附和
３．１６ ６２．２４ ３７．７６ ３．６３ ５４．４６ ４５．５４
２．６８ ６１．１９ ３８．８１ ３．１６ ５３．５５ ４６．４５
２．２４ ６０．９７ ３９．０３ ２．６９ ５２．５０ ４７．５０
１．７９ ５８．９１ ４１．０９ ２．２３ ５３．４９ ４６．５ｌ
１．”
５７．７１ ４２．２９ １．７９ ５１．６９ ４８．３１
－一
＾，
＼Ｅ
■ 莲 蓉
图４潞安３号煤对ｃ０２的吸附解吸瞳线（图例同图１）
２．０７ ＭＰａ和１．８６ ＭＰａ。
实验注入Ｃ０２后，使两个煤样罐压力分别达到 ５．２３ ＭＰａ和５．３３ ＭＰａ，并使之平衡，待平衡之后开 始解吸。ＣＯｚ置换（解吸）的Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程和煤在置 换（解吸）实验中游离相组分浓度的变化情况列于表 ４、表５，并示于图５、图６、图７、图８中。
吸附实验
解吸实验
吸附实验
解吸实验
ｖＬ＝２８．９１ ｅｍ３／ｇＶＬ＝２８．９１ ｅｍ３／｛ Ｖｒ＝２３．７４ ｅｍ３／ｇＶＬ＝２０．９４ ｃａｎ３／ ＰＬ＝１．０９ ＭＰａ ＰＬ＝０．９８ ｌＶｌＰａ ＰＬ＝０．７４ ＭＰａ ＰＬ＝０．３６ ＭＰａ
表３ Ｃ０２的吸附解吸试验结果
晋城王台矿
吸附实验
解吸实验
解吸过程中的相分离图解，发现了二者的吸附速率
和解吸速率相互消长关系以及在游离相和吸附相之 间的变化特征；
ｃ．实验表明，在吸附和解吸过程中，每种气体
组分在煤中的吸附量，不仅与该气体的吸附能力有
关，而且与游离相中该气体的分压有关。在ｃＫ和
王
ＰｆＮ曙ａ
台 矿
ＣＩ－ｈ，％
煤
ｃｏ：／％
五
Ｐ｜Ｎ蹬ａ
阳 矿ｃBiblioteka ｄ％增刊吴建光，叶建平等：注Ｃ０２提高煤层气采收率的模拟实验研究
．６３．
表４ Ｃ０２置换煤层ＣＨ４试验结果
晋城王台矿煤置换实验
ｌ
潞安五阳矿煤置换实验
¨＝２０．８８ ｃ一，ｇ ｌ ＰＩ，＝０．２４ ＭＰａ ｌ ｖＬ＝１９．７８ ｃｍ３／ｇ｜ＰＩ．＝０．３８ ＭＰａ
－一
●
廷
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批 ＼
倒 瑾
图７ ｃｏ：置换时游离相浓度（晋城） 一口一ＣＨ４浓度；一△一Ｃ０２浓度
摘要：根据煤储层的吸附／解吸机理，模拟煤层气井“排采一注气一排采”的生产过程，进行ＣＨ４、ｃ０２ 的单相气体吸附，解吸和Ｃ０２注入置换煤层ＣＨ４的实验，得到了ＣＨ４和Ｃ０２二元气体相组分变化数 据和ｃＨ４和ｃ０２混合气体的相分离图解。结果表明，在ｃＨ４和ｃＯｚ二－，－Ｌ气体的竞争吸附中，Ｃ０２组 分的吸附速率是先快后慢，而ｃＨ４组分的吸附速率先慢后快，解吸时则相反。反映了Ｃ０２组分在 与ＣＨ４组分的竞争吸附中占据优势，优先被吸附；同时发现注入气体数量越大，注入气体中Ｃ０２组 分浓度越高，单位压降下的ｃＨ４解吸率和Ｃ０２吸附率越高。实验结论对工业规模的煤层气开发试 验具有一定的指导意义。 关键词：煤层气；吸附解吸；Ｃ０’置换；采收率 中图分类号：Ｐ６１８．１１ 文献标识码：Ａ
第３２卷增刊 ２００４年８月
煤田地质与勘探
ＣＯＡＬ ＧＥＯＬＯＧＹ＆Ｄ（Ｐ１０Ｒ枷０Ｎ
·６１ ·
文章编号：１００１—１９８６（２００４）增刊．００６１．０３
注Ｃ０２提高煤层气采收率的模拟实验研究
吴建光１’２，叶建平２，唐书恒３ （１．中国矿业大学，北京 １０００８３； ２．中联煤层气有限责任公司，北京 １０００１１；３．中国地质大学，北京１０００８３）
收稿日期：２００４－０５．０８
作者简介：吴建光（１９６２一），男，中联煤层气有限责任公司高级工程师，中国矿业大学在读博士，从事煤层气勘探开发研究
·６２·
煤田地质与勘探
第３２卷
表１二氧化碳甲烷和氮气的吸附能力与其物化参数的关系
物理化学参数 沸点ｔｂ，ｑＣ
临界温度ｆ，／ｏＣ 临界压力Ｐｂ／ｌＶｌＰａ
临界密度ｐｃ／ｋｇ·ｍ一３ 电离势ｌ／ｅＶ
有效直径ｄｌｎｍ 吸附能力示意
氮气
一１９５．８１ —１４７．０ ３．３９８
３１４ １３．Ｏ ０．３７４
小
甲烷
—１６１．４９ —８２．０１ ４．６４０７
４２６ １３．７９ ０．４１４
一
二氧化碳
—７８．４８ ３１．０４ ７．３８６
４６６ １５．６ ０．４５６
大
表２ ＣＨ，的吸附解吸试验结果
晋城王台矿
潞安五阳矿
５．０９
起点
压力
！避
４．６１
５．１１
末点ｃＨ４ 单位压
压力
！些
０．７５
解吸 降下的
壅』丝堡咝室丝
３８．２
９．９
１．０９
２８．７
７．１
表７ Ｃ０２置换实验中Ｃ０２吸附率和单位压降下的吸附率
篷
附量 附量
』近：！：：』蓝：！：！
王台煤 １３．２３ １２．２８
五阳煤 １０．７８
９．４５
压力
！婴
４．６１
５．１１
潞安五阳矿
吸附实验
解吸实验
ＶＬ＝３１．３１ ｅｍ３／ｇＶＬ＝３７．５８ ｅｍ３／｛ ＶＬ＝２７．３９ ｅｍ３／ｇＶＬ＝２７．３９ ｅｍ３／ｇ ＰＬ＝０．３５ ＭＰａ ＰＬ＝１．０５ ＭＰａ ＰＬ＝０．４７ ＭＰａ ＰＬ＝０．６４ ＭＰａ
将吸附在煤体中的甲烷置换出来；而氮气只能在等 压状态下通过降低游离甲烷的分压，影响其吸附等 温线，导致吸附的甲烷被置换出来‘４Ｉ。相比之下，注 入二氧化碳提高甲烷的采收率要优于氮气。
附势阱深度眈。由于吸附势阱深度与煤层中气体
分子的极化率和电离势有关，而且极化率和电离势 越大，诱导力和色散力越大，势阱越深。对于二氧化 碳、甲烷、氮气来说，它们的极化率和电离势依次降 低，吸附势阱也依次降低。
由于煤对二氧化碳和氮气的吸附能力不同，它 们各自置换甲烷的机理也不同。当注入二氧化碳 后，它就会与煤基质微孔隙中的甲烷发生竞争吸附，
验、研究。
Ｐｕｒｌ等（１９９０）认为，使用储层压力衰竭法开采 煤层ＣＨ４，尽管简便实用，但效率不高。他用试验证 实了注入Ｎ２可以提高煤层ＣＨ４的采收率。
Ａｒｆｉ等（１９９２）通过对二元气体在煤中的吸附试 验研究，表明每一种气体成分都不会被单独吸附，而 是互相竞争吸附空间，认为注气技术可以有效提高 煤层ＣＨ的采收率。
示。
上述实验获得，使用ｃ０２气体进行煤层ｃＨ４置 换，可以获得较高的单位压降Ｃ地解吸率和单位压 降ｃ０２吸附率，注入Ｃ０２的数量越多、相对浓度越 高，其置换效果越好，二者的吸附速率和解吸速率相 互具有消长关系。另外，晋城无烟煤对ｃ｝Ｌ的解吸 率和单位压降下的解吸率要高于潞安烟煤，这是因 为晋城煤的ｃ０２一ｃＨ４分离因子大于潞安烟煤，ｃ０２ 相对于ＣＨ４的分离因子越大，Ｃ０２对ＣＨ４的置换效 果就越好。
图７所示为Ｃ０２置换晋城煤层ＣＨ４时游离相中 各组分的浓度变化情况。可以看出，在置换（解吸） 过程中，游离相中ｃｎ，浓度的变化趋势是逐渐降 低，由６２．６２％减少至５３．９３％；Ｃ０２浓度逐渐增加， ３７．３８％增加至４６．０７％。图８为Ｃｏ，置换潞安煤层 ＣＨ４时游离相中各组分的浓度变化情况（表５），其 整体趋势与前者类似。
图５ ｃ０２对晋城煤层ｃＨ４的置换
◆一吸附实验数据；▲一解吸实验数据