[發明專利]多層疊置含氣系統CO2分層驅替CH4模擬試驗方法

有效

• 申請號: 201611123756.0
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106593369B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 張超林;許江;劉義鑫;尹光志;彭守建;王維忠;劉曉瑞;張小蕾;郭世超;吳善康
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E21B43/16
• 分類號: E21B43/16;E21B49/00
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 王瑩

本發明公開了一種多層疊置含氣系統CO₂分層驅替CH₄模擬試驗方法，包括以下步驟：試驗準備、加載應力、瓦斯吸附、甲烷驅替、結束一次試驗和同組其他試驗。其中試驗采用的試件箱的內底透氣板分區設置，并在各個透氣板下方設置氣流通道，在型煤成型時，試件箱內的煤層與透氣板一一對應，煤層之間間隔有相似材料用于模擬巖層，在每一煤層內各自埋入與Y向壓力方向相反的抽采支管，從而提出了一種多層疊置含氣系統水平井CO₂分層驅替CH₄模擬試驗方法，為多層疊置含氣系統水平井CO₂驅替CH₄的后續研究奠定了基礎。

技術領域

本發明屬于煤層氣開采模擬試驗技術領域，具體地講，特別涉及一種多層疊置含氣系統CO₂分層驅替CH₄模擬試驗方法。

背景技術

目前，煤層氣是一種由煤層生成并主要以吸附狀態儲集于煤層中的非常規天然氣，主要成分為甲烷。煤層氣是我國21世紀重要的新型潔凈能源和戰略資源。我國煤層氣資源量巨大，其中埋深在1000～2000m的資源量占2000m以淺總資源量的三分之二以上。多層疊置含氣系統是近年來在單一含煤層氣系統的基礎上提出并經過論證的學術觀點。它指在同一區域內，垂向疊加多個相互獨立的含煤層氣系統，為沉積-水文-構造條件耦合控氣的產物，主要存在于我國西南地區，如滇東－黔西地區。黔西地區晚二疊世龍潭組和長興組形成于陸相—海陸過渡相沉積環境，含煤3~80層，可采1~26層；垂向上發育2~3個煤層群，煤層間距變化于<1.0~30m之間，具備多煤層開采煤層氣的地質條件。

我國煤層氣開發所面臨的主要問題是煤儲層壓力、滲透率和含氣飽和度普遍較低，從而造成大部分煤層氣井產氣率很低，回采周期很長，嚴重制約了我國煤層氣產業的發展。20世紀末，隨著美國圣胡安盆地將CO₂注入煤層以提高煤層氣采出率(CO₂－ECBM)實驗的成功，有關煤對CH₄/CO₂二元氣體吸附實驗的研究成為熱點。就煤層注氣增加產氣率或促排煤層甲烷而言，目前人們比較關注是CO₂和N₂(或空氣)。煤對氣體吸附能力由強到弱的順序是CO₂>CH₄>N₂。從煤層氣開采的角度看，CO₂是一種十分理想的注氣氣源，因為CO₂注入煤層后，不僅可以大量地置換吸附狀態的CH₄，增加甲烷的采出率，還能將CO₂這一溫室氣體埋藏在地層中，避免其對大氣的污染。

CO₂驅替CH₄的原理主要包括以下幾點：①注入氣體后，煤層氣的分壓被降低，煤層氣解吸與三維應力有關，當壓力降低時，有利于煤層氣解吸；②氣體注入后，由于煤層內部空間有限，煤層氣會被驅趕出來；③注入氣體，總的壓力必然會提高，打破原來的壓力平衡狀態，在壓差的作用下能夠增大流速，也有利于煤層氣的解吸；④由于氣體與甲烷競相吸附能力的不同，注入氣體后可引起煤層膨脹或收縮以此來降低或提高煤層滲透性。

目前關于CO₂驅替CH₄的模擬試驗主要針對小尺度、偽三軸條件下進行研究，無法有效消除邊界效應且不能真實還原現場復雜地質情況，最重要的是難以對“多層疊置含氣系統”進行CO₂分層驅替CH₄試驗研究，因此有必要提出一種多層疊置含氣系統CO₂分層驅替CH₄模擬試驗方法，以彌補這方面的不足。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種多層疊置含氣系統CO₂分層驅替CH₄模擬試驗方法，用于研究各參數對多層疊置含氣系統中CO₂驅替CH₄的影響。