[發明專利]用于煤層氣排采的小變溫吸附曲線制作方法

在審

• 申請號: 201910161492.5
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN110067537A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 李東;張學梅;馬青華;郝靜遠
• 申請（專利權）人: 西安思源學院
• 主分類號: E21B43/12
• 分類號: E21B43/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種用于煤層氣排采的小變溫吸附曲線制作方法，包括：設定煤儲層溫度為上限溫度；設定煤層氣井筒溫度為下限溫度；設定上限吸附壓力為M兆帕；設定下限吸附壓力為N兆帕；計算小變溫吸附的變溫變壓比；根據下限吸附壓力、下限溫度和變溫變壓比，計算每增加一個單位吸附壓力后的攝氏溫度的溫度值，得到M?N組溫度值；將計算所得的溫度值由攝氏溫度℃換算成熱力學溫度K；將M?N組熱力學溫度以及對應的吸附壓力值分別代入該種煤壓力溫度吸附方程，吸附量；作小變溫吸附曲線。與相關技術相比，本發明提供的用于煤層氣排采的小變溫吸附曲線制作方法制作出的小變溫吸附曲線所表征的煤層氣更切合實際情況，實用性強且準確度高。

技術領域

本發明涉及小變溫吸附曲線制作方法領域，尤其涉及一種用于煤層氣排采的小變溫吸附曲線制作方法。

背景技術

煤層氣是賦存于煤儲層中以甲烷為主要成分，并吸附在煤基質顆粒表面為主的烴類氣體。煤層氣的地面抽采是指在煤儲層的地面往下鉆一井直至預定深度(穿過煤儲層)用于排采煤層氣的操作。煤儲層的含水為承壓水。煤儲層與煤層氣井筒之間有許多裂隙、節理可以作為承壓水的滲流通道。煤層氣的生產是通過抽排煤層氣井筒的水，以降低煤儲層壓力，并使煤層氣解吸、擴散、滲流至煤層氣井中而實現。煤層氣井排水前，井筒中的液面高度即為煤儲層中承壓水的水頭高度，此時沒有壓力差，不會產生地下水流動。當煤層氣井開始排水后，井筒中的液面不斷下降，在煤儲層和煤層氣井筒之間形成逐漸下降的壓力差。煤儲層的承壓水從壓力高的煤儲層流向壓力低的煤層氣井筒，使得煤儲層中的壓力不斷下降，并逐漸向外擴展，形成一個以煤層氣井筒為水頭最低點中心的壓降漏斗。當煤層氣井筒的壓力小于煤儲層臨界解吸壓力以后形成煤層氣解吸壓降漏斗，壓降漏斗內的吸附煤層氣從煤的表面解吸出來。根據所形成的煤層氣壓降漏斗體積，結合計算吸附體積隨吸附條件(煤層溫度與煤層壓力)的吸附方程，求出該井所能產出的煤層氣總量。盡管所有地下煤層都可能蘊藏煤層氣，但不是所有地下煤層的煤層氣都具有商業開采價值。因此在煤層氣商業開采潛力評價中，煤的吸附能力、解吸能力就是不可或缺的指標。

吸附量是吸附溫度和吸附壓力的函數，同時甲烷在煤中的解吸屬于吸熱反應，即隨著甲烷的解吸煤層中的溫度會局部下降，所以煤層氣井筒與煤儲層之間既有正壓力梯度(煤儲層又有高于煤層氣井筒的壓力)，又有正溫度梯度(煤儲層有高于煤層氣井筒的溫度)。現在采用的Langmuir等溫吸附方程，也稱為蘭氏等溫吸附方程，是以完全不考慮煤層氣井筒與煤儲層之間的溫度梯度為代價，僅計算在某一特定溫度下，吸附量與吸附壓力的關系。這與煤層氣井筒與煤儲層之間既有正壓力梯度，又有正溫度梯度的實際情況不符，完全不考慮煤層氣井筒與煤儲層之間的溫度梯度的Langmuir等溫吸附方程必然產生一定的誤差。

等溫吸附實驗是在實驗室里按選定的一個或數個溫度做的實驗測試。在實測的溫度上，用Langmuir等溫吸附方程計算吸附量與壓力有精確的函數關系，得到兩個參數(蘭氏體積VL、蘭氏壓力PL)。蘭氏體積VL是煤所有表面積都已吸附時(最大)的量，而蘭氏壓力PL是吸附速率與解吸速率之比。盡管做再多個溫度的等溫吸附實驗，但Langmuir等溫吸附方程的溫度函數的連續性是不存在。這必然產生煤儲層的實際溫度與選擇實驗室的測試溫度并不匹配，也會產生一定的誤差。

當煤儲層的實際溫度與選擇實驗室的多個測試溫度不同時，也有根據多個測試溫度下蘭氏參數變化的大小和變化方向用差分法計算煤儲層的實際溫度下的蘭氏參數，從而間接得到在煤儲層的實際溫度下吸附量與吸附壓力的關系。使用差分法精確計算煤儲層的實際溫度下Langmuir等溫吸附方程的蘭氏體積VL和蘭氏壓力PL的前提是溫度對這兩個參數的影響是線性的。但是大量的實驗證實吸附溫度對蘭氏體積VL和蘭氏壓力PL的影響不是線性的，因此用差分法計算煤儲層的實際溫度下的蘭氏參數必然也會產生一定的誤差，進而對煤層氣商業開采潛力評價會產生不同程度的誤判。

因此，有必要提供一種新的用于煤層氣排采的小變溫吸附曲線制作方法以解決上述問題。

發明內容