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1.
CO2注入煤层会改造储层孔裂隙结构,对提高CO2埋藏和强化甲烷抽采能力产生重要影响。为探究CO2注入后的煤体结构演化规律,选择山西沁水盆地寺河矿无烟煤和新源矿焦煤样品进行模拟实验,通过测试并分析CO2注入前后煤体积参数的变化,得到以下结论:CO2的注入可以溶蚀煤中矿物,增加连通孔隙体积并引起有机质的膨胀;矿物溶蚀对孔隙体积变化的贡献不显著,却导致大量封闭孔转换为连通孔,其中大于40μm的大孔孔隙体积增幅最大;有机质的膨胀量较大,其对孔隙的挤压作用可能会降低煤体的连通性;CO2注入对煤体结构的改造作用受煤级和模拟埋深条件的共同影响。 相似文献
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根据河东煤田地质构造、煤储层特性、含气性等煤层气地质条件的综合研究,对利用CO2提高煤层气采收率技术（简称CO2-ECBM技术）在河东煤田深部煤层（埋深1 000~1 500 m）开采煤层气以及埋藏CO2的潜力进行了初步评估。结果表明,利用CO2-ECBM技术增产煤层气资源量为0.26×1012 m3,占煤层气总资源量的32.1%;CO2埋藏量为12.18×108 t,相当于山西省2013年CO2排放量的3.2倍。 相似文献
3.
富(含)CO2煤层气承载着煤层气成因成藏的重要地质信息,与煤层气资源勘探及评价密切相关。在系统总结现阶段煤层气成因研究进展的基础上,通过解剖准噶尔盆地南缘富CO2煤层气藏特殊地质范例,科学分析富(含)CO2煤层气成因机制研究现状,全面梳理煤层气成因研究过程中存在的问题。结果表明,煤层气生成具有多源多阶段性,不同成因煤层气地球化学特征差异显著;现有煤层气成因判识图版及标准存在局限性,有必要建立煤层气成因多因素综合判识方法体系,结合区域地质条件及母质继承性差异,综合解释煤层气成因起源及伴生地质作用过程;富(含)CO2煤层气藏含气构成、同位素组成及成藏过程,与早期煤化作用CO2生成积聚、地下水参与下的CO2差异溶解消耗、运移分馏、微生物后期改造等地球化学和生物地球化学作用息息相关;针对不同成因类型的煤层气藏应建立相应的资源评价指标体系,有效圈定甜点区与甜点层,对富含CO2的煤层气藏需科学建立风氧化带深度界定标准,开展煤层气资源有效性评价。 相似文献
4.
超临界二氧化碳（ScCO2）–H2O–煤地球化学反应可造成煤物理结构和化学结构的改变,对煤层注CO2增采甲烷的有效性尤为关键。为了探讨ScCO2-H2O-煤反应对不同变质程度煤化学结构的影响,选择3个不同煤化程度煤样,在自主研制的ScCO2-H2O-煤地球化学反应模拟实验装置中模拟1000m埋深条件下煤样与ScCO2和去离子水反应240h,并对反应前后的煤样分别进行了X射线衍射和拉曼光谱实验,对比分析了反应前后煤样晶体结构和碳有序度的变化特征。测试结果表明:ScCO2-H2O反应破坏了煤的晶体完整性和碳有序度,改变了煤的大分子结构,且对低阶煤和中–高阶煤具有不同的影响,反应提高了低阶煤的平行定向程度,使其结构更加紧凑,减小了面网间距,而使中–高阶煤中无序单元增加,面网间距增大。该研究结果为CO2-ECBM项目实施中ScCO2-H2O作用对煤储层吸附解吸特征和孔渗特征影响的研究奠定了微观尺度基础。 相似文献
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煤层CO2地质封存可实现CO2减排和增产煤层气双重目标,是一种极具发展前景的碳封存技术。相对于其他封存地质体而言,煤的微孔极其发育,煤层CO2封存机制与煤中气、水微观作用关系密切,其内在影响机理尚不清楚。以2个烟煤样品的系统煤岩学分析测试为基础,构建了煤的大分子结构及板状孔隙空间模型,进一步采用分子动力学方法模拟了不同温、压条件下、不同煤基质类型表面的CO2和水的润湿行为,揭示煤层CO2注入后引起的水润湿性变化规律,初步阐明煤层CO2封存的可注性、封存潜力、封存有效性等影响因素及微观作用机理。结果表明：(1)影响煤润湿性的主要因素是煤中极性含氧官能团,其含量越高煤的润湿性越强;(2)煤中注入CO2后,CO2通过溶解作用穿透水分子层与水分子发生竞争吸附,从而减小水在煤表面润湿性;(3)随注入压力增大和温度降低,煤表面CO2吸附量增多,对氢键破坏作用增强,润湿性减弱越明显;(4)亲水性煤层CO<... 相似文献
6.
为了查明保德地区煤层气地球化学特征及成因,采集煤样、煤层气样及水样,开展气体组分分析、煤层气井产出水水质检测和稳定同位素分析。结果表明:煤层气组成中烃类气体以CH4为主,体积分数为88.60%~97.59%;含有少量乙烷,体积分数仅为0.01%~0.14%;干燥系数均大于0.99,属于极干煤层气。非烃类组分中,主要含有CO2和N2,其中,CO2体积分数为1.74%~7.61%,N2体积分数为0.04%~8.18%。煤层气δ13C(CH4)值为–56.8‰~–47.7‰,δ13C(CO2)值为–6.6‰~13.9‰,δD(CH4)值为–252.6‰~–241.6‰。煤层产出水呈弱碱性,属于NaHCO3类型水,与地表水离子构成、矿化度、δD(H2O)和δ18O(H2O)值均相近,有地表水的补给,有利于产CH4菌大量繁殖,生成次生生物气。综合认为,研究区煤层气为热成因气和生物气的混合气,生物成因气主要是通过二氧化碳还原作用形成,受煤层解吸–扩散–运移作用、水溶作用和次生生物作用导致煤层气“变轻”。研究成果为后续煤层气勘探开发提供指导。 相似文献
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二元气驱技术(CO2/N2-ECBM)已成为煤层气增产的重要手段,明确CO2/N2在煤层中的竞争吸附规律以及对煤层物性的影响具有重大意义。利用分子模拟软件Materials Studio建立延川南煤层气实际区块温度、压力条件下的煤分子模型。基于巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法研究CO2/N2交替驱替煤层气技术中各注入阶段对CH4吸附的影响,明确CO2、N2对煤层孔渗物性的影响规律。结果表明:在CO2注入阶段,煤层中甲烷迅速解吸;煤中气体吸附总量上升,煤基质膨胀效应增强,导致煤的孔隙体积降低。而转N2注入后,由于N2分压作用使得CH4、CO2吸附量呈现出不同程度的降低;当ωN2/ωCO2≤0.6时煤分子中气体总吸附量迅速降低,而当N2饱和吸附后气体总吸附量保持稳定。煤层孔渗物性随着气体吸附总量呈现出迅速增大后趋于平缓的趋势。此外,ωN2/ωCO2>0.6后N2吸附率迅速降低,这会使得产出气中CH4纯度较低,导致后期提纯成本大大增加。因此,当ωN2/ωCO2=0.6左右时,CH4解吸量为最大值,煤孔隙率较高,最有利于煤层气的开发。 相似文献
8.
深部煤层CO2地质封存与CH4强化开采(CO2–ECBM)技术在提高煤层气采收率的同时可实现碳减排,具有能源和环境双重效益。超临界CO2(ScCO2)、水和煤层顶板之间的地球化学反应可改变其物理力学性质,增加CO2泄漏的风险。以沁水盆地胡底煤矿3号煤层顶板岩石为研究对象,开展“ScCO2–水–岩”地球化学反应模拟实验,探讨CO2煤层封存条件下ScCO2–水–顶板岩样地球化学反应过程及其对岩石纵波速度和力学性质的影响。结果表明:ScCO2–水–岩之间化学溶蚀反应造成岩样Ca、Mg元素显著降低,促使岩样表面形成孤立状溶蚀孔,并随着反应时间的持续,进而形成大量的“溶蚀坑”和“溶蚀缝”;增加了岩样结构不连续性,使得声波传播路径增大、能量损失加剧,导致纵波波速降低;ScCO2–水–岩反应后岩样的峰值强度和弹性模量降低,泊松比升高,且三者之间的变化率与反应时间之间呈现Logistic函数的变化关系。对于胡底煤矿而言,ScCO2–水–岩反应过程中顶板力学性质的弱化不足以造成盖层的破裂和CO2泄漏,但在评价煤层CO2封存安全性时,还应考虑煤层吸附膨胀应力对顶板的影响。 相似文献
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煤层气化学组分、甲烷碳氢同位素特征对煤层气成因、分布规律和煤层气资源评价具有重要意义。为了查明河东煤田北部兴县地区山西组、太原组煤层甲烷及二氧化碳成因，采集研究区煤层气井解吸气样，通过组分分析、CH4碳氢同位素和CO2碳同位素测试，根据煤层气成因图版，分析了煤层气稳定同位素的地质影响因素，揭示了研究区煤层气成因。结果表明，区内主力煤层的甲烷碳同位素存在明显差异:8煤甲烷δ13C1值介于-55.1‰~-44.2‰，平均为-49.2‰；13煤δ13C1值介于-65.7‰~-55.7‰，平均为-59.8‰。同一煤层内甲烷碳同位素呈现出随煤层埋深增加而变重、随水动力条件增强变轻的特点；甲烷碳同位素偏轻，重烃组分偏少，表明受到一定因素或次生作用的影响。8煤以热成因气为主，13煤以次生生物成因气为主。研究区8煤δ13C （CO2）介于-17.3‰~-4.8‰，13煤δ13C （CO2）介于-26.3‰~-6.9‰，二氧化碳为煤热演化初期或最近一次煤层抬升再沉降后煤中有机质热裂解产生。研究成果为明确该区煤层气勘探开发方向提供了理论依据。 相似文献
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为了定量表征煤的孔隙结构,研究煤孔隙特征与吸附性能的内在联系,采用低温液氮吸附法（LP-N2GA）、CO2吸附法、扫描电镜（SEM）和孔隙-裂隙分析系统（PCAS）对6种不同变质程度煤样进行孔隙相关分析.煤样孔隙分布相似时,煤样对N2和CO2的吸附能力、孔隙率的近似概率密度和孔隙面积（中孔）与煤的挥发分呈负相关,煤样孔隙的分形维数与煤的挥发分呈正相关.煤样的孔隙分布差异较大时,煤样对N2和CO2的最大吸附容量与孔隙分布有关.建立了煤纳米孔结构的联合表征模式,该表征模式能够更有效地研究和分析煤中的孔隙,包括孔隙数目、孔隙面积、孔隙周长、平均形状因子、孔隙率、分形维数和孔径分布,将SEM-PCAS与气体吸附方法相结合对煤的孔隙结构进行定量联合表征的模式是可行的. 相似文献
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长期以来针对CO2-ECBM已做了大量研究工作,然而有限的工业试验没能达到预期目的,使得这一煤层气强化技术推广应用欠缺。近些年随着各国碳中和路线的制定,CO2封存逐渐受到重视,煤储层可否作为CO2的封存空间、可否实现CO2驱替CH4和封存同步进行,又重新回归人们的视野。为此,以新疆准南区块目标煤层样为研究对象,采用不同CO2与CH4混合比例气体进行煤的吸附/解吸实验,探索混合气体比例对CO2-ECBM和CO2吸附封存潜力的影响。结果表明,随着混合气体CO2比例减少,CH4驱替效果降低,其中40%CH4+60%CO2混合气体的CO2残余量最多,在解吸至0.7 MPa时已有83.05%的CH4产出,而83.62%的CO2吸附残余在煤中,表明其C... 相似文献
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为了研究等压扩散条件下不同变质程度煤中CO2置换CH4特征规律,选择无烟煤、瘦煤和气肥煤3种煤样,进行了不同等压扩散压力下的等压扩散置换实验。实验结果表明:随着煤变质程度的增加煤吸附CH4和CO2的能力表现出逐渐增强的趋势,且CO2的吸附量大于CH4的吸附量;随着实验点扩散压力的增加,CO2对CH4的绝对置换量和置换率均随之增加,CO2对CH4的注置比却随之降低。在实验煤样变质程度范围内,CH4置换率与煤变质程度和CO2注置比均呈负相关关系。研究成果对井下注CO2置换煤层CH4的工程技术和理论具有指导意义。 相似文献
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煤层CO2地质存储与CH4强化开采（CO2-ECBM）技术融温室气体减排与化石新能源开发为一体,极具发展前景。CO2-ECBM技术有效性是经济性、长期性和安全性的基础和前提,建立深部煤层CO2-ECBM有效性理论和生产技术在中国的需求尤为迫切。中国、美国、英国、澳大利亚、日本等国家在该领域开展了大量实验模拟、数值模拟和工程探索研究。研究工作表明:CO2可注性、CO2封存机制与存储容量、CH4增产效果构成了CO2-ECBM有效性的核心内涵,其中CO2可注性更为关键;CO2注入时煤储层发生体积应变效应和地球化学反应效应,其导致的渗透率快速衰减与可注性变差制约着CO2-ECBM的有效性;CO2/CH4竞争吸附与置换是主要的CO2封存机制,地层条件下CO2/CH4竞争吸附与置换封存决定了有效存储容量的主体,对于超临界CO2,改进的吸附势模型（Modified D-R model）表征计算结果与实验模拟结果的拟合度最好;通过优化注入参数、间歇性注入、先压后注、与N2交替注入等方式可以提高深部煤层的CO2可注性,试验井组煤层气生产井可实现最高3.8倍的增产效果;沁水盆地深部无烟煤CO2-ECBM技术的有效性已得到实验室研究和工程试验的初步证实。中国科学家在持续开展和不断深化CO2-ECBM技术的研究工作,CO2-ECBM有效性的关键科学技术问题有望在中国得到破解。 相似文献
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为提高煤层CH4抽采效率,利用自主研发的实验系统,模拟超临界CO2在深部煤层中驱替CH4的过程,开展了不同温度和注入压力条件下原煤试样中超临界CO2渗流、吸附及驱替CH4实验。结果表明:在恒定温度条件下,随着超临界CO2注入压力逐渐增大,煤体渗透率提高,CO2吸附量增加。超临界CO2注入压力和温度对驱替效果影响显著。不同温度条件下,当超临界CO2注入压力从8 MPa增至12 MPa,CH4驱替量平均增长了0.076 cm3/g,CH4驱替效率增加了17%~23%,超临界CO2置换体积比呈线性递减趋势;相同注入压力条件下,温度每升高10℃,驱替效率平均增加8%,置换体积比平均下降0.5。研究结果为高效抽采煤层CH4和实现CO2封存提供理论依据。 相似文献
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低阶煤甲烷吸附特性研究对瓦斯含量预测、瓦斯抽采及危害防治有着重要意义,为此,选取陕西6个典型矿井低阶煤样,进行低温氮吸附、低压二氧化碳吸附及甲烷等温吸附实验,获得低阶煤吸附孔结构特征。利用微孔填充及单分子层吸附理论定量表征甲烷吸附特征参数与吸附孔结构参数之间的关系,明确吸附孔中甲烷吸附机理。结果表明：吸附孔的比表面积主要由微孔提供,甲烷吸附能力主要受吸附孔孔容大小控制,微孔孔容对吸附孔总孔容的贡献率在74.71%～88.97%。甲烷极限吸附量与吸附孔平均孔径呈线性负相关,与吸附孔孔容、比表面积呈线性正相关,Langmuir压力常数随吸附孔平均孔径、孔容和比表面积的增加仅在小范围内波动,无明显线性相关。6个低阶煤样的分形特征明显,综合分形维数为2.573～2.720,平均值为2.647,说明低阶煤吸附孔非均质性强,甲烷极限吸附量随分形维数增加先增加后减小,整体呈上升趋势。基于微孔填充和单分子层吸附理论可以定量表征低阶煤吸附孔结构与甲烷吸附能力之间的关系,甲烷极限吸附量计算值与实验测试值相对误差较小,长焰煤相对误差为4.47%～6.65%,不黏煤为13.77%～16.02%。研究成果可为后... 相似文献
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为了探究Klinkenberg效应及不同状态的Klinkenberg因子在注CO2提高煤层气采收率(CO2-Enhanced Coal Bed Methane,CO2-ECBM)过程中的作用,借助COMSOL有限元软件模拟分析了Klinkenberg因子为0、固定Klinkenberg因子与动态Klinkenberg因子3种状态对CO2-ECBM及有效渗透率的影响,以及CH4与CO2压力随该因子的动态变化情况,并将CH4产气量与工程实际作了对比验证。结果表明,CH4与CO2有效渗透率呈先缓慢增长再急速下降后逐渐趋于平缓的态势,相较于固定Klinkenberg因子或Klinkenberg因子为0,动态Klinkenberg因子影响下的CH4与CO2有效渗透率更大,当Klinkenberg因子为动态变量时,受不同气体的摩尔质量与动力黏度影响,CO2有效渗透率小于CH4有效渗透率。在动态Klinkenberg因子作用下... 相似文献