煤岩等温吸附曲线特征在煤层气研究中的应用

煤岩等温吸附曲线特征在煤层气研究中的应用

与常规天然气相比煤层气被吸附在煤层微孔隙的内表面上。由于煤的微孔隙极其发育具有特别大的比表面每克煤的内表面可达到通过吸附作用煤比常规砂岩具有更高的储气能力。煤层的孔隙介质具有双重孔隙特征基质和割理分别代表着原生和次生的孔隙度。煤层气以吸附状态储存于煤颗粒的内表面煤层气的吸附能力由煤质、煤阶成熟度、埋藏深度等状态所决定。等温吸附曲线是指在某一温度条件下以逐步加压的方式使已脱气的煤岩重新吸附而建立的压力与含气量吸附气量关系曲线。因此对等温吸附曲线特征的描述在很大程度上成为煤层气勘探开发决策依据之一。1等温吸附实验1.1实验原理煤的吸附性是煤的一种自然属性。煤是一种多孔介质具有很大的比表面积。由于气体分子与煤内表面之间的范德华力作用气体有被吸附到煤内表面上的趋势这种吸附属于物理吸附符合兰格缪尔单分子层吸附理论。煤的吸附能力是温度、吸附质、压力和煤性质的函数。在温度和吸附质一定的情况下煤对气体的吸附量可用兰格缪尔方程描述式中—兰氏体积表征煤具有的最大吸附能力—兰氏压力反映煤内表面对气体的吸附能力。当压

p=pL V=VL VL和pL

得。1.2TerraTek公司IS3

4g 68

2

3

p/V=p/VL+pL VL

绘制成以p为横坐标、以p/V

归直线方程及相关系数R

4V和压力p绘制等温吸附曲线。1.3煤吸附性能的影响因素煤的吸附性能受煤阶、煤层上覆有效地层厚度H、镜质组含量X、灰分V等的影响Q Ro、煤层上覆有效地层厚度H、镜质组含量X和

灰分含量V[1]

Q=-1.2803+0.0037+0.005+0.43X+5.9846RoR0.844 3R为相关系数。分

0.8

Ro

2

力区[2],范围主要取决于

3等温吸附曲线应用3.1利用等温吸附曲线形态分析煤层气产量变化通过对等温吸附曲线的形态分析可以比较不同兰氏压

Lp/(pL+p)则d e!"pdp=tanθ= LpLp+p! "L pL

pL453和6L越大

L d[d e!"pdp]dpL=dtanθdpL=L(p pL)p+p! "L3 p pL pL pL pL

3L34、5和6pL p pL pL

低至pL

p pL和L L和pL

pL越小[3]32利用等温吸附曲线估算煤层气可采

特征,线

0.7 MPa进行计算。首先通过兰格缪尔方程,根据实测含气量可计算出临界解析压力pcd=VmepL/(VL-Vme)理论最大采收率为

η1-pad(pL+pcd)/pcd(pL+pad)

Gr Giη以上各式中:V p为储层pL VL pcd pad为煤层气井的枯竭压VmeηGi Gr为可采资源量[45]。4结1

2

曲线形态分析发现气产量不仅与煤储层压力p pL和VL VL和pL

pL3