收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

低渗透煤层气开采的热—流—固耦合作用机理及应用研究

张丽萍  
【摘要】:我国煤层气资源储量丰富,但绝大部分储层具有“高储低渗”的特点,严重制约我国煤层气工业的发展。如何提高低渗透煤层的渗透率从而提高开采煤层气经济效益,是煤层气开采研究中的热点和难点。本文基于多孔介质弹性力学、渗流力学、热力学等理论,系统研究了温度影响下煤层中气体赋存运移变化规律,建立了包含煤层变形、气体扩散渗流、气体吸附以及温度效应的热-流-固多场耦合数学模型,并将模型应用到注热强化和注气驱替开采煤层气工程实践中,主要得到以下研究成果: (1)研究得到了气体吸附常数与温度之间的关系,建立了温度与气体压力共同作用下的吸附方程。针对煤的裂隙-孔隙结构特征,建立了包含温度效应的双重孔隙渗透率动态变化方程。在此基础上分别建立了煤体变形控制方程、气体运移控制方程、温度场控制方程。联立上述方程得到了包含煤层变形、气体渗流、气体吸附以及温度效应的热-流-固多场耦合数学模型。 (2)以煤层气开采为背景,利用COMSOL Multiphysics对热-流-固耦合数学模型进行了数值求解。结果表明:煤层的温度直接影响煤层气的产出速率,温度越高,煤层气开采效率越高;煤层地应力越大,其渗透率越低,煤层气开采效率越低;煤的弹性模量越小,煤层气开采效率越高;煤层中裂隙间距越小,煤层气开采效率越高;煤的弹性模量衰减率Rm越小,煤层的渗透率越大,煤层气开采效率越高。 (3)将热-流-固耦合数学模型应用到注热开采煤层气中,建立三维数值模型模拟和分析了注热对煤层气产出速率、孔隙压力分布、渗透率变化的影响。研究发现提高煤层温度,可以促进气体解吸作用的进行、提高煤层的渗透率,从而提高煤层气开采效率。 (4)研究了二元气体竞争吸附下煤层渗透率的动态变化规律,建立了在煤层中注CO2驱替CH4的热-流-固耦合数学模型,并对该模型进行了数值求解。通过将求解结果与实验结果对比,证明了该耦合模型的正确性。 (5)以沁水盆地煤层气增产试验为工程背景,利用所建的热-流-固耦合数学模型对CO2驱替CH4进行了模拟研究。模拟结果与现场试验数据吻合,表明在煤层中注入CO2能有效提高煤层气的产量。结果还显示若提高温度和注气压力可进一步增强CO2驱替CH4的效果。 该论文有图116幅,表20个,参考文献140篇。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 本刊通讯员;;2009年亚太国际煤层气会议暨2009年中国煤层气学术会议在徐州召开[J];天然气地球科学;2009年05期
2 李明宅,杨坚,郭增瑞;加快发展中国煤层气产业的政策思考[J];中国地质;2000年01期
3 罗冬梅;;2009亚太地区国际煤层气学术会议暨2009年全国煤层气学术研讨会在徐州召开[J];天然气工业;2009年10期
4 吴达才;;关于煤层气开发利用的思考[J];太原科技;2008年01期
5 王叶军;;煤层气利用前景[J];中国新技术新产品;2009年19期
6 李洪星;苏恩泽;;我国煤层气的开发现状和问题[J];农业工程技术(新能源产业);2009年11期
7 张卫东;孟庆春;魏韦;;煤层气勘探开发技术进展与展望[J];中国煤层气;2009年05期
8 杜江;胡艾丽;贾秉义;;对我国煤层气产业的展望[J];科技致富向导;2010年18期
9 崔淑红;田生;欧阳彦辉;;煤层气开发建设与安全环保问题研究[J];石油天然气学报;2009年04期
10 孙茂远,杨陆武;发展我国煤层气产业急待解决的几个关键问题[J];科技导报;2001年09期
11 虞海澎;;新疆煤层气资源勘查研究现状及对策建议[J];中国西部科技;2008年13期
12 李华峰;陈玮胤;;对我国采煤采气一体化开发模式的思考[J];科技资讯;2009年32期
13 刘雷;李乾;;我国煤层气开发利用现状和对策分析[J];科协论坛(下半月);2009年09期
14 马东民;张遂安;彭瑛;;非低阶煤煤层气解吸关系研究[J];湖南工业大学学报;2011年01期
15 韩宝宝;;用煤层气作为燃料对节能减排的意义[J];科技情报开发与经济;2011年23期
16 王万贵;辽宁煤层气产业的发展与煤层气的开发利用[J];国土资源;2004年09期
17 李新民;;山西煤层气勘探历史、现状及前景展望[J];煤;2006年03期
18 姜文利;赵素平;张金川;叶欣;;煤层气与页岩气聚集主控因素对比[J];天然气地球科学;2010年06期
19 孙茂远;科技进步、政策导引与法规保障──谈我国煤层气产业的开发[J];科技导报;1997年09期
20 冯明;陈力;徐承科;李春凯;;中国煤层气资源与可持续发展战略[J];资源科学;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙茂远;许旺;郭艺;;发展煤层气产业对减少温室气体排放的效果研究[A];第十三届中国科协年会第7分会场-实现“2020年单位GDP二氧化碳排放强度下降40-45%”的途径研讨会论文集[C];2011年
2 徐文军;王赞惟;吴见;;煤层气与煤炭协调开发势在必行[A];2011年煤层气学术研讨会论文集[C];2011年
3 刘晓峰;;我国煤层气产业发展战略和趋势[A];2011年煤层气学术研讨会论文集[C];2011年
4 廖炯;成雪清;古共伟;江汉军;;含氧煤层气利用工业化技术[A];煤矿瓦斯抽采与利用新技术研讨会论文集[C];2009年
5 琚宜文;范俊佳;李小诗;;华北中生代以来盆—山演化与煤层气富集的关系[A];全国成矿理论与深部找矿新方法及勘查开发关键技术交流研讨会论文集[C];2010年
6 王慎言;;正在崛起的我国煤层气产业[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
7 黄立君;陈焕远;;博弈视角下的煤与气矿业权重置、利益冲突与解决办法——最佳侵权赔偿和补贴额的确定[A];2012年度(第十届)中国法经济学论坛论文集[C];2012年
8 尹中山;魏文金;李茂竹;徐锡惠;;四川煤层气勘探开发思路、实践与建议[A];四川省煤田地质局论文集[C];2010年
9 曾健;陶鹏万;王晓东;王熙庭;成雪清;郑珩;;煤层气资源现状与回收利用技术进展[A];全国气体标准化技术委员会、全国半导体材料和设备标准化技术委员会气体分会、全国标准样品技术委员会气体标样工作组第四届二次联合会议及全国气体标准化技术委员会气体分析分会召开一届二次会议论文集[C];2011年
10 巩和一;;合理利用煤层气,有效降低温室气体排放[A];第十三届中国科协年会第7分会场-实现“2020年单位GDP二氧化碳排放强度下降40-45%”的途径研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周娉;中国煤层气产业发展评价及途径研究[D];中国地质大学(北京);2012年
2 蔡敏;当前技术经济条件下中国煤层气产业规制研究[D];中国地质大学(北京);2010年
3 张高博;煤层气提浓耦合工艺及优化[D];华南理工大学;2013年
4 范庆虎;含氮氧煤层气液化装置中关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 张明功;中国石油工业未来发展战略研究[D];中国地质大学(北京);2012年
6 张丽萍;低渗透煤层气开采的热—流—固耦合作用机理及应用研究[D];中国矿业大学;2011年
7 刘聪敏;吸附法浓缩煤层气甲烷研究[D];天津大学;2010年
8 祁雪梅;煤层气储层地震属性响应特征及应用[D];中国矿业大学;2013年
9 王炯;低热值煤层气与煤矸石CFB混烧特性数值模拟与试验研究[D];重庆大学;2010年
10 胡明顺;煤层气RVSP地震勘探成像方法研究[D];中国矿业大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王平;晋城煤业集团煤层气产业发展规划研究[D];天津大学;2010年
2 刘坤;煤层气在汽油机中的燃烧特性仿真研究[D];重庆交通大学;2011年
3 郭海峰;含氧煤层气液化研究[D];西南石油大学;2013年
4 蔺亚兵;煤层气解吸滞后效应研究[D];西安科技大学;2012年
5 张明;煤层气井下抽采项目技术经济评价理论研究[D];湖南科技大学;2011年
6 李健;山西省煤层气开发利用管理研究[D];中国地质大学(北京);2012年
7 朱鹏飞;寺河井田煤层气开采及利用研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
8 张代生;燃煤锅炉改烧低热值煤层气数值模拟与燃烧稳定性实验[D];重庆大学;2010年
9 陈莹;基于MapX的煤层气监控与人机交互系统[D];大连理工大学;2012年
10 王剑峰;煤、气矿业权冲突:解决路径与法律对策研究[D];山西财经大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 李叶;煤层气成催化剂 天科股份“孔雀开屏”[N];华夏时报;2011年
2 记者 薛广勤 通讯员 任志青;转型跨越一年间:阳煤煤层气产业成气候[N];山西日报;2011年
3 本报记者 奚震;煤层气产业亟待规模化发展[N];中国石化报;2011年
4 记者 李志军 通讯员 田建强;晋城获得煤层气国家标准制定话语权[N];山西日报;2011年
5 本报记者 刘成昆;争夺“瓦斯”[N];中国企业报;2011年
6 特约记者 罗永华 通讯员 岳晓红 高峰;渤海钻探煤层气连通破瓶颈[N];中国石油报;2011年
7 华文;专家为煤层气产业指路[N];中国石化报;2001年
8 ;建议:大力发展煤层气产业[N];人民政协报;2001年
9 华讯;发展煤层气产业条件已经具备[N];中国物资报;2000年
10 宋亮;煤层气蛋糕如何分[N];中国能源报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978