發(fā)布時(shí)間：2020-07-27 14:42

【摘要】：煤層氣井的產(chǎn)量主要來(lái)自于基質(zhì)孔隙中的吸附氣,但基質(zhì)滲透率很小,滲流阻力非常大。因此氣體在基質(zhì)內(nèi)的流動(dòng)對(duì)煤層氣整個(gè)運(yùn)移過(guò)程至關(guān)重要。研究煤層氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中的多物理場(chǎng)耦合,對(duì)煤層氣井的增產(chǎn)改造和排采制度的制定具有積極意義。本文綜合運(yùn)用物理實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬等手段,圍繞滇東黔西煤巖應(yīng)力作用下的滲流特性和煤層氣開(kāi)采過(guò)程中的煤巖變形、基質(zhì)和裂隙滲流的多場(chǎng)耦合作用開(kāi)展研究,具體工作和結(jié)論如下:(1)基于Coreval 700非穩(wěn)態(tài)覆壓孔滲儀,針對(duì)滇東黔西煤樣開(kāi)展不同有效應(yīng)力下的滲流特性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了煤巖裂隙體積壓縮系數(shù),并驗(yàn)證了滲透率與有效應(yīng)力的負(fù)指數(shù)關(guān)系。滇東黔西地區(qū)煤巖應(yīng)力敏感程度為強(qiáng)到極強(qiáng)水平,人工裂縫的敏感性強(qiáng)于天然裂縫。煤層氣井生產(chǎn)過(guò)程中,需要合理控制井底流壓,將有效應(yīng)力在8MPa以內(nèi),避免嚴(yán)重的滲透率傷害。(2)以實(shí)驗(yàn)擬合結(jié)果為基礎(chǔ),考慮水平方向的應(yīng)變,建立包含吸附膨脹應(yīng)力的有效應(yīng)力表達(dá)式,得到真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)下的裂隙滲透率模型。從力學(xué)和吸附變形出發(fā)推導(dǎo)了基質(zhì)的動(dòng)態(tài)孔滲模型。根據(jù)甲烷的吸附特性及其在煤儲(chǔ)層中的儲(chǔ)存和流動(dòng)特點(diǎn),分別建立了煤儲(chǔ)層的裂隙和基質(zhì)孔隙中的氣體滲流方程。根據(jù)多孔介質(zhì)彈性理論的有效應(yīng)力原理,建立了考慮氣體壓力和吸附應(yīng)力影響的儲(chǔ)層應(yīng)力場(chǎng)方程。通過(guò)氣體壓力、體積應(yīng)變、吸附應(yīng)變等變量來(lái)實(shí)現(xiàn)煤層應(yīng)力、基質(zhì)和裂隙滲流的多場(chǎng)耦合過(guò)程。(3)基于建立的應(yīng)力-基質(zhì)和裂隙滲流的多場(chǎng)耦合模型,利用COMSOL求解耦合模型來(lái)模擬煤層氣生產(chǎn)過(guò)程。通過(guò)與應(yīng)力-裂隙滲流耦合模型對(duì)比,發(fā)現(xiàn)考慮氣體在低滲透基質(zhì)內(nèi)滲流時(shí)的阻力效應(yīng)會(huì)使累計(jì)產(chǎn)氣量降低6.48%,但能更好地表征甲烷氣體在煤儲(chǔ)層中實(shí)際的流動(dòng)過(guò)程。裂隙間距越大,基質(zhì)滲透率越小,基質(zhì)的阻尼效應(yīng)越嚴(yán)重。分析結(jié)果表明,各因素對(duì)產(chǎn)量的影響程度從高到低依次為:裂隙滲透率、地應(yīng)力、裂隙間距、基質(zhì)滲透率。滇東黔西煤層氣開(kāi)采的工程實(shí)踐表明,模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)量的變化趨勢(shì)是比較吻合的,累計(jì)產(chǎn)氣量的誤差低于26%,該模型能夠較好地模擬煤層氣開(kāi)發(fā)過(guò)程。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE312
【圖文】：

3的地區(qū)共有九個(gè)，如圖1.1所示。截止 2015年末，我國(guó)地面開(kāi)采煤層氣的總產(chǎn)量為 44.25億 m3，地面鉆井總數(shù)達(dá)到 17000 余口；2017 年中國(guó)煤層氣產(chǎn)量為 70.2 億 m3，同比累計(jì)增長(zhǎng) 8.2%[3]。滇東黔西地區(qū)煤層含氣量高，煤層氣資源量達(dá) 3.5 萬(wàn)億 m3，占全國(guó)總量的 13%，屬煤層氣大型富集區(qū)，開(kāi)發(fā)潛力巨大，將是我國(guó)下一步煤層氣開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)區(qū)塊。圖 1.1 中國(guó)煤層氣資源分布及含氣量（萬(wàn)億 m3）Fig. 1.1 Distribution of CBM resources and gas content in C

第 1 章 緒 論氣井累計(jì)產(chǎn)氣量的差異，評(píng)價(jià)各因素對(duì)煤層氣產(chǎn)量的影響程度。將該模型應(yīng)用于滇東黔西煤層氣開(kāi)發(fā)工程的產(chǎn)能預(yù)測(cè)，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供指導(dǎo)意義。根據(jù)以上的研究?jī)?nèi)容，本論文的技術(shù)路線如圖 1.2 所示：

氣的滲流過(guò)程，給煤層氣井的合理開(kāi)發(fā)帶來(lái)諸多困難。煤儲(chǔ)層的應(yīng)力敏感性是確定煤層氣井合理工作制度的重要依據(jù)。因此，研究高應(yīng)力的滇東黔西地巖滲透率隨有效應(yīng)力的變化規(guī)律對(duì)該地區(qū)煤層氣的高效開(kāi)發(fā)具有積極意義。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與原理.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備本實(shí)驗(yàn)主要設(shè)備是法國(guó) VINCI 公司的 Coreval 700 非穩(wěn)態(tài)覆壓孔滲儀，其測(cè)程界面會(huì)顯示系統(tǒng)氣路圖、自動(dòng)閥狀態(tài)、壓力傳感器數(shù)值等信息（圖 2.1）。備主要由覆壓孔滲儀主機(jī)和圍壓泵組成，儀器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接到計(jì)算機(jī)過(guò)計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集與計(jì)算軟件控制，系統(tǒng)其它組件及參數(shù)如表2.1所示。量過(guò)程中，軟件會(huì)按程序自動(dòng)控制或鼠標(biāo)手動(dòng)控制所有閥的開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)圍壓隙壓力。滲透率的測(cè)量采用先進(jìn)的非穩(wěn)態(tài)壓力衰減技術(shù)，實(shí)驗(yàn)流體為氮?dú)�，相�?yīng)的計(jì)算機(jī)程序來(lái)測(cè)量預(yù)設(shè)有效應(yīng)力下的滲透率數(shù)據(jù)。

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈卡祥;張曉慧;;論明清時(shí)期滇東地區(qū)的民族融合[J];玉溪師范學(xué)院學(xué)報(bào);2017年05期

2 楊光;;活力滇東 魅力運(yùn)動(dòng)[J];當(dāng)代礦工;2016年06期

3 楊斌;;滇東歲月(二首)[J];綠風(fēng);2014年04期

4 牟傳龍;;滇東寒武系磷礦成因新見(jiàn)解——風(fēng)暴成礦模式初探[J];巖相古地理;1988年02期

5 何廷貴;;滇東漁戶村組含磷巖系的劃分與對(duì)比[J];礦物巖石;1989年02期

6 王玉梅,楊世琦;滇東區(qū)域地球物理場(chǎng)的地質(zhì)意義[J];桂林冶金地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào);1989年04期

7 葉辛;;滇東美食[J];小品文選刊;2019年03期

8 耿杰;楊月東;;滇東能源扎根云嶺興煤電[J];云南電業(yè);2006年09期

9 趙萬(wàn)波,伍麗暉;誠(chéng)信托起滇東電業(yè)發(fā)展新“時(shí)空”[J];云南電業(yè);2003年12期

10 郭懷靈;滇東電業(yè)局實(shí)施創(chuàng)新戰(zhàn)略 推行“扁平化”管理[J];云南電業(yè);2001年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 吳培德;;滇東名儒何桂珍事略[A];孔學(xué)研究（第十五輯）——云南孔子學(xué)術(shù)研究會(huì)第十五次暨海峽兩岸第八次孔子學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

2 楊輔;;堅(jiān)持國(guó)統(tǒng)區(qū)抗日宣傳的中共云南滇東地下黨[A];紀(jì)念中國(guó)人民抗日戰(zhàn)爭(zhēng)暨世界反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)勝利70周年理論研討會(huì)論文集[C];2015年

3 付紹洪;顧雪祥;王乾;李發(fā)源;章明;;黔西滇東鉛鋅礦床中分散元素鎘鎵鉈富集規(guī)律研究[A];中國(guó)礦物巖石地球化學(xué)學(xué)會(huì)第11屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

4 桂寶林;;黔西-滇東地區(qū)煤層氣資源地質(zhì)評(píng)價(jià)概論[A];“九五”全國(guó)地質(zhì)科技重要成果論文集[C];2000年

5 燕夔;李軍;;滇東早-中奧陶世疑源類組合及其地層學(xué)意義[A];中國(guó)古生物學(xué)會(huì)微體學(xué)分會(huì)第十六次學(xué)術(shù)年會(huì)、中國(guó)古生物學(xué)會(huì)化石藻類專業(yè)委員會(huì)第十七次學(xué)術(shù)年會(huì)暨和政化石論壇論文摘要集[C];2016年

6 諶建國(guó);陳家懷;王樹(shù)才;徐安武;;滇東黔西晚二疊世煤系成煤模式概述[A];中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院宜昌地質(zhì)礦產(chǎn)研究所文集（15）[C];1990年

7 賈向云;;長(zhǎng)城文化再現(xiàn)古滇文明——消失在地平線下的滇東古長(zhǎng)城之長(zhǎng)城郡縣[A];《萬(wàn)里長(zhǎng)城》2013年第2期[C];2013年

8 劉雙;侯海海;王學(xué)天;孫斌;易同生;張名泉;邵龍義;;滇東黔西盆地群晚二疊世煤儲(chǔ)層含氣特征及控氣因素分析[A];第十三屆全國(guó)古地理學(xué)及沉積學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2014年

9 耿向瑾;;華能滇東電廠衛(wèi)燃帶改造技術(shù)研究[A];第九屆中國(guó)熱電行業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2016年

10 耿向瑾;陳洪建;趙明;陳紅;;華能滇東電廠衛(wèi)燃帶改造技術(shù)研究[A];2015年云南電力技術(shù)論壇論文集（上冊(cè)）[C];2015年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 雷曉航;省能源局到華能滇東礦業(yè)分公司調(diào)研[N];曲靖日?qǐng)?bào);2019年

2 楊云光 陶琴;打造“滇東重鎮(zhèn)”轉(zhuǎn)型發(fā)展新動(dòng)能[N];人民政協(xié)報(bào);2018年

3 伍麗暉;滇東電業(yè) 黨建“雙目標(biāo)考核”見(jiàn)成效[N];中國(guó)電力報(bào);2004年

4 記者 張世彬;助推滇東與滇西經(jīng)濟(jì)互通[N];云南經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2014年

5 本報(bào)記者 朱祥偉 苗林;滇東電廠投資協(xié)議正式簽署[N];中國(guó)電力報(bào);2001年

6 通訊員 趙萬(wàn)波 彭健;滇東電業(yè)局加大科技信息投入[N];中國(guó)電力報(bào);2004年

7 本報(bào)記者 徐文正;推進(jìn)“滇東糧倉(cāng)”新跨越[N];糧油市場(chǎng)報(bào);2011年

8 通訊員 周長(zhǎng)久;滇東電業(yè)局營(yíng)銷駛上信息高速路[N];中國(guó)電力報(bào);2004年

9 魏延昌 王江;內(nèi)地香港合作研究 滇東煤炭資源勘探[N];云南科技報(bào);2008年

10 記者 攸莉;滇東文學(xué)創(chuàng)作年會(huì)在玉舉行[N];玉溪日?qǐng)?bào);2013年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 汪浩;滇東、黔西晚二疊世煤的沉積學(xué)特征及古環(huán)境意義[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2011年

2 韓峰;滇東褐煤流化床部分加氫熱解的實(shí)驗(yàn)研究[D];清華大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 辛?xí)粤?滇東黔西地區(qū)煤層氣井多場(chǎng)耦合滲流特征研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(北京);2018年

2 姜杉鈺;滇東黔西地區(qū)煤層氣開(kāi)發(fā)工程條件和開(kāi)發(fā)對(duì)策研究[D];中國(guó)石油大學(xué)(北京);2018年

3 吳建勤;滇東地區(qū)的明代漢族移民[D];西南大學(xué);2007年

4 王桂勝;滇東能源公司煤電產(chǎn)業(yè)業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展研究[D];云南大學(xué);2014年

5 何佳;二次安全防護(hù)系統(tǒng)在滇東電廠的應(yīng)用研究[D];華北電力大學(xué);2014年

6 王爽;景觀生態(tài)學(xué)和美學(xué)視角下的滇東喀斯特景觀農(nóng)業(yè)配置模式[D];云南師范大學(xué);2014年

7 戴文科;云南省工業(yè)化與城市化互動(dòng)發(fā)展研究[D];云南財(cái)經(jīng)大學(xué);2014年

8 沈卡祥;明清時(shí)期滇東地區(qū)族群分布與地名變遷研究[D];云南民族大學(xué);2017年

9 王非;滇東地區(qū)的青銅文化研究[D];云南大學(xué);2016年

10 陳貞龍;黔西滇東地區(qū)煤層氣富集規(guī)律及流體作用研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2010年

本文編號(hào)：2771977