煤层气吸附量动态变化模型研究
考虑自调节效应的煤层气动态渗透率模型
Ａ Ｔ ＝ Ｔ ０ － ｙ ＝ｆ Ｆ Ｒ Ｔ ｌ ｎ Ｐ
（ ２ ）
＝
一
（ ｐ － ｐ 。 ） ＋
（ ９ ）
其 中
吉
式中： 为煤 层 的动 态渗 透率 ， １ ０ ｍ ； 为煤 层 的原 始渗透率 ， ｌ ０ ｍ ； ｐ 。 为煤 层 原 始 压 力 ， ｐ ｓ ｉ ； Ｃ 为孔 隙 体 积压缩 系数 ， １ ／ ｐ ｓ ｉ ： 为 煤岩 的泊 松 比。 式（ ９ ） 中Ｐ ， Ｅ的单位 为 ｐ ｓ ｉ （ １ ｐ ｓ ｉ ＝６ ８ ９ ５ Ｐ ａ ） ， 将 其 中 的英 制单 位转 化 为 国际制 标准 单位 ， 综 合式 （ ７ ） 一（ ９ ） ， 得 到煤层 的渗透率公 式为
：
２ ） 煤层 温度 保持 不变 ； ３ ） 不考 虑 滑脱效 应 ； ４ ） 煤层 的围压保 持不 变 ； ５ ） 煤 体颗 粒不 可压 缩 。 煤层 基质 表 面的质 点具 有一 定 的表 面 能 ，可 以吸
掣 （ １ ２一 ， ）
ｌ ＋ ｐ ∑ｂ ｌ Ｙ ｉ
Ｐ ｃ Ｓ Ａ ｙ
： —
（ １ ）
毫
达式 为
ＥＶ 。
ｂ
ｌ ｎ 毫 ｂ ｉ Ｙ ｉ ） － Ｉ ｎ ｎ ｂ ｌ ｙ ｉ ） １ （ ７
式中： 为 固体 的相 对 变形量 ； Ｐ 为 煤 的密度 ， ｔ ／ ｍ 。 ； ５为
根据 ｊ ｉ ． Ｑ ｕ ａ ｎ Ｓ ｈ ｉ 理 论 …］ 。 可 得 到煤 层 的渗 透 率 表
Ｋ； 为压 力 Ｐ下煤 基 质 中煤 层气 的吸 附量 ， ｍ ３ ／ ｔ ； Ｖ 为 标 准状 况下 气体 的摩 尔体 积 ， ｍ ３ ／ ｍ ｏ ｌ ， 取值 ２ ２ ． ４ ｘ １ ０ 。 将式 （ ２ ） 代人式（ １ ） ， 同 时将 积 分上 限 Ｐ设定 为 临
煤层气 吸附曲线制作过程
煤层气吸附曲线制作过程
《煤层气吸附曲线制作过程》
煤层气是一种在煤层中储存的天然气，具有广泛的应用前景和重要的经济价值。
为了准确地了解煤层气的吸附规律和产量潜力，研究人员需要制作煤层气的吸附曲线。
本文将介绍煤层气吸附曲线的制作过程。
第一步是样品的准备。
煤层气吸附曲线的制作需要用到煤样，因此首先需要采集合适的煤样。
采集的煤样应具有代表性，并且需要充分地破碎和筛分，以便取得适当的粒度。
煤样还需要经过漂煤处理，将其中的杂质去除，以保证实验的准确性。
第二步是吸附实验的进行。
在一个密闭的实验装置中，将已准备好的煤样置入其中，并加入一定量的煤层气样品。
然后，根据实验设计的要求，控制温度、压力和时间等参数，并进行适当的搅拌，以促进煤样和煤层气的充分接触。
实验过程中需要定时采样，以便后续的分析和数据处理。
第三步是对实验数据进行处理。
采集到的样品在实验过程中会随着时间的推移而发生变化，煤层气的吸附量也会随之变化。
通过对吸附量和实验时间的关系进行统计和分析，可以得到煤层气的吸附曲线。
通常，吸附曲线是通过绘制吸附量与实验时间的曲线图来呈现的。
第四步是对吸附曲线进行解读和分析。
吸附曲线的形态和特征可以反映煤层气的吸附能力和吸附规律。
根据吸附曲线，可以确定煤样的吸附容量、吸附平衡时间和吸附速率等参数，从而进一步评估煤层气的储量和开采潜力。
综上所述，《煤层气吸附曲线制作过程》包括煤样的准备、吸附实验的进行、数据处理和吸附曲线的解读。
制作吸附曲线有助于深入研究煤层气的储量和开采潜力，对于煤层气资源的合理开发和利用具有重要意义。
煤层气的超临界吸附研究
煤层气的超临界吸附研究摘要：以沁水盆地平衡水煤样的不同组分气体等温吸附实验为基础，通过煤吸附气体动力学过程和吸附量计算理论及方法的分析，对实验结果进行了深入探讨。
认为气体的超临界吸附的高压阶段累计吸附量下降是一个普遍的现象，这是由gibbs的吸附定义引起的“视吸附量”降低，而非“绝对吸附量”下降。
并且指出不同气体组分的竞争吸附作用改变了煤的吸附特性，致使煤的三元混合气体等温吸附曲线没有下降；但同时认为，只要实验条件允许，压力足够高，三元混合气体的吸附曲线也必将呈下降趋势。
关键词：安全技术及工程；超临界吸附；gibbs吸附定义；视吸附量；绝对吸附量一、吸附力和吸附能煤对瓦斯的吸附从本质上说是由煤体表面的原子或离子与气体分子之间的相互作用力引起的。
根据分子热力学和表面物理化学的知识，这些作用力可分为物理作用力和化学作用力。
吸附热较小、吸附速率快、吸附与解吸可逆等证据显示煤吸附气体基本上为物理吸附。
据量子力学理论推导出孤立两原子之间的总势能（lennard-jones势能）数学表达式：（1）式中：c为瞬时偶极—偶极作用常数；b为经验常数；r为两原子中心距离，加式中负号表示吸引。
吸附剂表面吸附很多吸附质分子，吸附系统总势能为：（2）二、等温吸附量的测定原理与计算方法目前测试气体吸附等温线大多采用的是静态容积法。
静态容积法是在恒定温度下，测试吸附前后体系的压力变化来计算获得吸附等温线数据。
其步骤是先通过标定装有吸附剂空间的总体积（通常使用he标定），然后充入定剂量的吸附气体，再测试吸附平衡后的压力。
当充摩的气体进入体积为的吸附空间后，在吸附作用下气体的压力会不断下降，当到达平衡压力时，可以通过气体状态方程或已知实验数据求得这时的气相密度。
虽然无法知道吸附后剩余气体所占的体积，但由于吸附相体积远小于，因此可以利用总体积代替来计算吸附空间剩余的气体量，静态容积法正是利用这个原理来求取平衡吸附量。
（1）还可以得到以下关系式：（2）（3）将式（2）代入式（3）可得：（4）即：，将其代入式（1）可得：（5）吸附相密度等于吸附相分子总量与吸附相体积的比值，即：，代入式（5）得：（6）式（6）中的可称为“绝对吸附量”，它反映了吸附剂上吸附相的真实值；的值是由静态容积法测定并计算得到的吸附量，并非吸附相的真实值，可称为“视吸附量”。
煤层气的解吸_吸附机理研究综述_刘曰武
[基金项目] 本研究得到国家重大专项“大型气田及煤层气开发”专项支持,课题编号2009ZX05038001。
[作者简介] 刘曰武,男,研究员,主要从事渗流力学及油气藏工程方面的研究。
煤层气的解吸 吸附机理研究综述刘曰武1 苏中良1 方虹斌2 张钧峰1(1.中国科学院力学研究所 北京100190; 2.同济大学航空航天与力学学院 上海002650) 摘要 通过对国内外制约煤层气开发的因素和能源需求的分析,指出了研究煤层气的解吸吸附机理的意义。
通过分析国内外解吸吸附机理的研究历史和现状,将煤层气的解吸吸附机理归纳综合为单分子层吸附和多分子层吸附两大类;将煤层气的解吸吸附机理模型归纳为五类,即Lang -muir 等温吸附及其扩展模型、BE T 多分子层吸附模型、吸附势理论模型、吸附溶液模型和实验数据拟合分析模型等。
对影响煤层气解吸吸附的因素,如煤层的性质、孔隙性结构、煤层气的组分、压力条件和温度条件等进行了详细的分析说明指出,解吸吸附机理未来研究的重点方向是在考虑目前已认识的复杂因素条件下,以研究煤层气吸附状态和煤层气的解吸动态过程为主,尤其是甲烷与水和煤层中碳分子的结合与分离的方式。
关键词 煤层气 解吸 吸附 机理 模型0 引 言我国是一个煤炭资源大国,煤层气资源也极为丰富[1-2]。
但从目前我国绝大多数煤层气井产量低、产量递减快的状况看,制约我国煤层气开发的主要原因有如下几个方面:(1)我国煤层气资源条件比较复杂。
我国的煤层气资源赋存条件差,虽然煤层含气量较高,但储层特征表现为低压、低渗、低饱和度,解吸速度慢,从而导致煤层气的解吸及运移困难。
(2)适合我国复杂地质特征的钻井、完井、压裂和排采等核心技术还不够完善。
如何扩大解吸体积、提高解吸速度,是未来一段时间要克服的关键问题之一。
(3)目前国内还没有成熟的煤层气开采理论。
美国开采煤层气的成功经验多适合透气性好、含气量高的饱和煤层气藏,而不适合我国煤层气赋存的特点。
(10) 混合气体在煤储集层中吸附和扩散模拟解析
混合气体在煤储集层中的吸附和扩散模拟摘要：具有商业价值的煤层气生产总是通过储层的压力衰减来实现的（一次开采）。
提高煤层气采收率（ECBM）是一种不会过度降低储层压力、具有采出更多甲烷组分潜力的技术，包括注入纯的N2/CO2或者两者的混合气体，像发电站一样传输气体。
CO2-ECBM 有一个额外的好处，相当大体积的潜在温室气体将被地质地储存在深层的煤层中。
在ECBM和CO2储存技术的发展过程中，数值模拟的运用必不可少。
拟稳态的Fickian方程与Langmuir方程都已经被专用于煤层气原始产量的数值模拟之中。
假设单一气体组分在混合系统中独立的扩散，准稳定状态的Fickian扩散方程可以容易的扩展到混合气体扩散模型中。
近年来，已经运用这种方法进行尝试，结合扩展的Langmuir方程，去模拟ECBM/CO2储存的矿场试验和实验室的注入测试。
然而，对于混合气体扩散，这种模拟方法缺乏理论的严密性，因为它并没有考虑不同气体组分之间的相互影响，但目前在煤层实施这一方法的实际意义还没有被完全理解。
在日本，一个对Yubari二氧化碳储存试验项目的储层模拟敏感性研究已经呈现。
CO2与CH4吸附时间的敏感性研究表明后期产出气体的组成对CO2吸附时间有显著的影响。
这个研究也强调了扩展的Langmuir方程在三元组分系统预测上的局限性。
然而还无定论，敏感性研究结果认为由这一模型得到的N2组分在煤储层中的吸附被多估计了至少20％,。
引言煤层与常规气藏的不同在于吸附是其主要的储存机制。
在过去的二十年里，煤层气已经成为美国一个重要的（非常规）天然气供应来源。
现行的煤层气开采大多单一地通过储层的压力衰减（一次开采）来实现，压力衰减使得甲烷以一种由吸附等温线控制的方式逐渐递增的解吸。
这种开采工艺简单但长期被认为是很低效的，考虑到对于低压力终点，吸附等温线是非线性和非均匀的，就意味着很大部分尺度的甲烷只在低的储存压力下可采。
在九十年代早期，提高煤层气采收率（ECBM），包括注N2或CO2，被倡导为一种更加有效的方法，在不过度降低储层压力的情况下，采出更多地下的甲烷组分（Puri和Yee，1990）。
考虑吸附、变形的煤层气分阶段流动模型
考虑吸附、变形的煤层气分阶段流动模型
煤层气是一种得天独厚的清洁能源，它的发展和应用具有重要的意义。
然而，气体入井后经历煤层运动，会受到各种机械、化学和物理现象
的影响，而且还会表现出显著的分阶段流动特性，因此，准确建立煤
层气分阶段流动模型非常重要。
一、煤层气分阶段流动模型
1、非均匀气藏模型：此模型主要针对非均质气系，用来描述气体煤层
的分阶段运动，预测气体的压力和流量特性。
2、吸附模型：气体经煤层后，其中一部分会在岩石孔喉体内吸附留存，用于描述吸附作用和非均匀流动动力学特性的模型称为吸附模型。
3、变形模型：这一模型是建立在煤层发生破裂出现变形的基础上，用
来考虑气体流通受阻、出尘及滤渣化等物理现象影响，可以更好地描
述气体煤层的分阶段流动特征。
二、考虑吸附、变形的煤层气分阶段流动模型
1、考虑吸附的模型：由于气体和煤层之间的相互作用，部分气体会被
煤层中的吸附剂吸附，因此，考虑吸附的分阶段流动模型更好地描述
煤层气的流动特性。
2、考虑变形的模型：气层沉积可能会引起裂缝、局部变形等现象，从
而影响气体的分阶段流动，因此，在煤层气分阶段流动模型中考虑变
形现象也是十分重要的。
三、模型应用
1、在此模型的应用中，它可以帮助我们更准确地预测煤层气的地质储量，而且可以根据吸附、变形这些特性预测其流量、压力及其他特性，从而更客观地分析气藏开发里程碑时间、气体收缩率等，为煤层气的
开采开发提供准确的参数和基础。
2、考虑吸附变形的煤层气分阶段流动模型还可以帮助我们预测气体聚
集趋势，从而在开采开发中更好地控制气体聚集现象，减少能耗和造
成的污染，提高资源的效率利用率。
煤层气气驱吸附及解吸规律实验研究_张杰
收稿日期：20120217；改回日期：20120430基金项目：国家重大专项技术“大型油气田及煤层气开发”之“胜利油田薄互层低渗透油田开发示范工程”部分内容（2011ZX05051）作者简介：张杰（1987－），男，2008年毕业于中国石油大学（华东）电气工程及其自动化专业，现为该校油气田开发工程专业在读硕士研究生，主要从事采油工程及油田化学方面的研究工作。
DOI ：10.3969/j.issn.1006－6535.2012.06.031煤层气气驱吸附及解吸规律实验研究张杰1，林珊珊1，曲永林2，王荣3，李登峰1（1.中国石油大学（华东），山东青岛266580；2.中油大港油田公司，天津300280；3.中海油田服务股份有限公司，河北廊坊065201）摘要：为研究煤层气的赋存形式和气驱原理，通过实验测量了煤层气注气开采中主要涉及的3种气体CH 4、CO 2和N 2的吸附及解吸量，并利用Langmuir 模型和BET 模型进行实验处理拟合等温曲线，比较3种气体吸附性的强弱和模型的适用性，得出气驱煤层气的机理。
此外，还通过实验研究了注入不同气体后煤岩渗透率的变化情况，定性分析了不同气体驱替煤层气时流量的大小以及不同气体驱替的效果。
研究结果表明，开采煤层气时可利用CO 2和N 2的竞争吸附将煤层气采出，N 2具有增渗作用，CO 2具有减渗作用。
关键词：煤层气；气驱；吸附；解吸；渗透率中图分类号：TE312文献标识码：A文章编号：1006－6535（2012）06－0122－04引言煤层气气驱技术是指将驱替气体注入到深部不可开采的煤层中，同时将储藏在煤层中的煤层气（主要成分为CH 4）置换出来［1］。
该过程不仅减少了温室气体CO 2的排放，同时还大幅度提高了煤层气采收率，因此气驱替煤层气技术越来越受到很多国家的重视［2］。
美国、加拿大、日本、欧盟等纷纷开展研究，并先后进行了不同规模的现场试验［3－5］。
电子论文-一种新的煤层气产出动态预测模型
ｄ ＝一ｎ０ １５ １３． ． ２ ｕ ５ ＝３０ ７８９ ８ 口 二一０ ０９ １ ９ ３．８ ．３ ２ ｓ ＝３ ２２５ Ｒ
口 竺一００８６ 二 ９９．３ ． １３ “ 才５４５６
ａ 将组合模型用于预侧煤层气采排量， ． 和其 他的模型方法相比． 不但克服了时序模型由于历史 数据较少而不能准确预报的缺点， 而且其拟合效果 比纯灰色模型要好。 卜 应用等维递补技术代替传统的预报法 能 够充分利用新的信息， 淘汰旧的信息， 真正实现动态 地预报未来中短期 、 甚至能够进行长期预报 。 试验表 明， 这一方法和传统的预报方法相比， 其精度及合理 性有 了一定程度的改善。 。 预测精度与所采集的历史数据以及预测的 ． 时间长短有关。 由于本文中仅收集了 １ 个月的煤层 ４ 气采排数据， 因此暂时进行了中、 短期预测。如果能 收集到历年来的一些采排数据的话， 即可进行中长
裹 Ｉ 各种棋型．傲及其裹达式比较
参
灰色
峨型
图 ２ 等维递补模型曲线图
现持续上升的一段时间。 当达到一定的采排上限后， 虽然仍有一定的波动性， 但总的是一种平稳下降趋 势， 最后有可能稳定在某一产量范围之内。 这种变化 趋势符合实际工作中煤层气采排的一般规律
５ 总结
中圈分类号 Ｐ １． ６８ １ １ 文献标识码 ： Ａ
引言
吐哈盆地是新疆维吾尔自治区境内三大沉积盆 地之一， 行政区划属哈密地区和吐鲁番地区管辖。 盆 地东西长约 ６８ 南北宽 ６ －１２ 面 积 约 ５ｋ ｍ， ０ －３ ｋ ｍ，
要煤层的吸附特征。表 １图 Ｉ可以看出， （ 、 ） 吐哈盆地 煤层具有如下吸附特征 ： ２ １ 煤层虽然变质程度较低 ， ． 但对甲烷仍有较强的
关于时间序列模型和灰色系统模型的原理及建 模原则由于其应用已经很多压 ， 幻 在此就不再赘述。
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煤层气主要以吸附态吸附在煤基质表面，其吸 附量的大小 是表征煤储 层吸附能力 的重要因素 之 一，是煤层气开采的基础条件 [1-4]。因此，研究煤层 气吸附量的动态变化，有助于分析煤层气排采过程 中产能变化因素、准确确定枯竭吸附量以及制定合 理的排采工作制度。国内外有关煤层气吸附量态变
第 43 卷 第 5 期 2015 年 10 月
煤田地质与勘探
COAL GEOLOGY & EXPLORATION
Vol. 43 No.5 Oct. 2015
文章编号 : 1001-1986(2015)05-0039-05
煤层气吸附量动态变化模型研究
王向浩 1，王延忠 1，刘 坤 2，张 磊 1，林中月 1
Adsolbed methane
WANG Xianghao1, WANG Yanzhong1, LIU Kun2, ZHANG Lei1, LIN Zhongyue1
(1. Shenhua Geologiccal Exploration Co. Ltd, Beijing 102211, China; 2. Research Institute of Petroleum Exploration and Development-Langfang, Langfang 065007, China) Abstract: Based on adsorption potential theory and gas state equation the model of the relationship between the coal reservoir pressure and coal adsorption radius, the model of the relationship between pore radius and coal adsorption capacity and the model of the relationship between reservoir pressure and coal adsorption amount are established, finally obtaining multi-parameter dynamic coupling change model which conclude reservoir pressure and adsorption capacity and pore radius. The model was verified by the use of coal structure testing data in Panzhuang block and isothermal adsorption test results. The results show that micropores whose pore size is less than 7.7nm are the majority in Panzhuang block. By critical point of pore size 7.7nm the pore volume decreased firstly and then increased. Calculation results of the model and isothermal adsorption curve of air-dried coal have high consistency, the starting point of the model is exhausted pressure and adsorption, the exhausted adsorption of Panzhuang block is 3m3/t. The model can not only calculate the adsorption of coalbed methane under the conditions of different temperature and pressure, but also predict the dynamic change of the adsorption during the production, these can improve the working system and recovery factor of coalbed methane. Key words: coalbed methane; reservoir pressure; pore radius; adsorption; exhausted pressure; exhausted adsorption; dynamic change; model
(1. 神华地质勘查有限责任公司，北京 102211； 2. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北 廊坊 065007)
摘要 : 基于吸附势理论、气体状态方程，建立了煤储层压力与煤体吸附半径、孔隙半径与煤体吸 附量、储层压力与煤体吸附量之间的关系模型，得出储层压力、吸附量、孔隙半径等多参数耦合 的煤层气吸附量动态变化模型，利用潘庄区块煤体结构测试数据以及等温吸附试验结果对模型进 行了验证。结果表明：潘庄区块以孔径小于 7.7 nm 的微孔为主，以孔径 7.7 nm 为临界点孔容呈先 减小后增大趋势；模型计算的吸附量动态变化结果与煤体空气干燥基等温吸附变化结果在趋势上 具有较高的一致性， 模型的起始点为枯竭压力以及枯竭吸附量， 得出潘庄区块枯竭吸附量为 3 m3/t。 模型不仅能够计算地层条件下不同温度和压力共同作用下煤体对甲烷气体的吸附量，且能够预测煤层 气排采过程煤层气吸附量的动态变化，有助于确定煤层气排采工作制度以及提高煤层气采收率。 关 键 词 ： 煤层气；储层压力；孔隙半径；吸附量；枯竭压力；枯竭吸附量；动态变化；模型 文献标识码 ： A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.05.010 中图分类号 ： P618.11