检索结果-内蒙古大学图书馆

煤炭学报 2023年第7期48卷 2773-2790页

作者：刘旭东桑树勋周效志刘世奇韩思杰王梓良张守仁吴见张兵中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008 中国矿业大学碳中和研究院江苏徐州221008 中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室江苏徐州221008 中联煤层气有限责任公司北京100015

CO_(2)驱煤层气地质封存(CO_(2)-ECBM)强化煤层气开发、实现煤层气井增产的同时,将CO_(2)封存到深部煤层中,该技术极具发展前景。依托示范工程,基于地质建模开展数值模拟研究,仍是技术研发的重要路径。基于对角点地质模型和COMSOL Multi... 详细信息

CO_(2)驱煤层气地质封存(CO_(2)-ECBM)强化煤层气开发、实现煤层气井增产的同时,将CO_(2)封存到深部煤层中,该技术极具发展前景。依托示范工程,基于地质建模开展数值模拟研究,仍是技术研发的重要路径。基于对角点地质模型和COMSOL Multiphysics地质建模能力的分析,利用拆分-重构法在COMSOL Multiphysics内建立了能有效描述沁水盆地柿庄南区块3号煤储层的三维空间展布和含气量、吸附时间、孔隙度、渗透率、弹性模量、泊松比非均质分布的地质模型。在此基础上,结合吸附-渗流-温度-应力-化学(AHTMC)多场耦合数学模型开展了控压注气方式的CO_(2)-ECBM数值模拟工作,分析了CO_(2)注入压力对CH_(4)增产、CO_(2)封存及煤储层地球化学环境的影响,提出了同时关井、序贯关井2种关井方式和省时提效、CH_(4)增产、CO_(2)封存以及3者综合兼顾4种CO_(2)-ECBM工程目标,优化了2种关井方式、分别实现4种工程目标场景下的CO_(2)注入压力。研究结果表明:(1)在15 a工期、5.5~9.5 MPa注气压力情况下,随着注入井CO_(2)注气压力的增加,生产井CH_(4)增产率、煤储层CO_(2)封存量均增加,最大可分别达14.39%和8.31×107 m3,含酸性裂隙水的煤储层区域扩大,受CO_(2)从生产井大量产出的影响,储层CO_(2)封存率降低,但保持在95%以上;(2)煤储层非均质性对煤层气井生产影响很大,煤层气井周围煤储层CH_(4)含气量越高、孔隙度和渗透率越大,CH_(4)增产效果越显著,周围煤储层吸附CO_(2)能力越强,CO_(2)产出速度越小;(3)同时关井和序贯关井方式下,CO_(2)注气压力对生产井组产出气CO_(2)体积分数和CH_(4)产气速度变化有显著影响,CO_(2)-ECBM工程结束时煤储层CH_(4)采收率随注气压力增加而降低,3.50、6.50、9.50 MPa的注气压力下分别为33.28%、18.90%、12.81%和41.63%、29.03%、23.01%;(4)以省时提效、CH_(4)增产、CO_(2)封存及3者综合兼顾为工程目标的CO_(2)最优注入压力在同时关井时分别为8.05、3.50、6.35和6.25 MPa,在序贯关井时分别9.50、9.50、3.50和9.50 MPa;(5)相较于同时关井,序贯关井在采用最优CO_(2)注气压力时能够通过延长工程时间获得较好的CH_(4)增产和CO_(2)封存效果。

关键词： CO_(2)驱煤层气地质封存三维非均质地质模型煤层气增产 CO_(2)封存注入工艺优化

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

沁水盆地柿庄南示范工程二氧化碳驱煤层气地质封存数值模拟研究

沁水盆地柿庄南示范工程二氧化碳驱煤层气地质封存数值模拟研究

引用

作者：刘旭东中国矿业大学

学位级别：博士

CO2驱煤层气地质封存（CO2-ECBM）技术不但能将CO2封存于煤储层中,减少温室气体的排放,而且能促进煤储层CH4产出,提高煤层气采收率。本次研究,以沁水盆地柿庄南区块示范工程（井组）山西组3#煤储层为研究对象;利用拆分-重构法在COMSOL M... 详细信息

CO2驱煤层气地质封存（CO2-ECBM）技术不但能将CO2封存于煤储层中,减少温室气体的排放,而且能促进煤储层CH4产出,提高煤层气采收率。本次研究,以沁水盆地柿庄南区块示范工程（井组）山西组3#煤储层为研究对象;利用拆分-重构法在COMSOL Multiphysics内重构了基于Petrel平台构建的煤储层三维非均质地质模型;在扩展的煤岩双孔介质物理模型基础上,构建了用于CO2-ECBM模拟研究的吸附-渗流-温度-应力-化学（AHTMC）多物理场耦合数学模型;开展了基于三维非均质煤储层地质模型和AHTMC多场耦合数学模型的CO2-ECBM数值模拟研究,分析了CO2-ECBM过程中煤储层各物理场变化情况以及CO2封存效果与生产井CH4增产效果,优化了注入井的CO2注入压力。本次研究取得的主要认识和成果如下:（1）提出了角点网格地质模型在COMSOL Multiphysics内重构的拆分-重构法,基于COMSOL Multiphysics平台重构了的沁水盆地柿庄南CO2-ECBM示范工程研究区煤储层三维非均质地质模型。分拆-重构法将角点网格地质模型的构造模型和属性模型进行分拆,经编程处理将它们转化为文本文件,导入COMSOL Multiphysics并利用其内置的线性插值函数、参数化曲面、立方体建模、布尔操作与分割、删除实体等方法重构煤储层三维非均质地质模型。重构后的沁水盆地柿庄南CO2-ECBM示范工程研究区三维非均质地质模型能准确表征煤储层三维空间展布以及CH4含气量、CH4吸附时间、孔隙度、渗透率、弹性模量、泊松比等属性参数的非均质分布特征。（2）扩展了煤岩双孔介质物理模型,构建了用于CO2-ECBM模拟研究的AHTMC多场耦合数学模型。扩展后的煤岩双孔介质物理模型除包含基质和裂隙外,还包含分布于基质与裂隙之间的矿物,能更真实地描述地下煤岩的物质组成及其孔裂隙结构特征。基于扩展的煤岩双孔介质物理模型推导的CO2-ECBM数学模型是一个AHTMC多场耦合模型。该模型包含吸附场、渗流场、温度场、应力场、化学场以及孔隙度、渗透率耦合方程,除能准确描述煤储层内气体吸附、流体渗流、温度变化、应力变化外,还能量化CO2-ECBM过程中温度变化对CH4与CO2在煤基质内和裂隙水中扩散的影响以及CO2注入煤层后引起的一系列地球化学反应,如碳酸电离、碳酸氢根离子电离、方解石溶解/沉淀等。（3）揭示了CO2-ECBM过程中煤储层内吸附场、渗流场、温度场、应力场和化学场的变化规律,查明了注气压力对CO2封存和CH4增产的影响以及储层非均质性对生产井产气速度的影响。受煤储层吸附能力、初始孔隙度和渗透率、弹性模量和泊松比非均质分布的影响,在CO2-ECBM过程中,煤储层CH4和CO2含量、渗透率、温度、地应力和裂隙水中化学离子浓度呈现一定的非均质分布特征。随CO2注气时间延长和CO2注气压力增加,储层基质内CH4和CO2含量分别逐渐减小和增加,储层压力、主应力分别逐渐升高和降低,储层高温范围呈不规则圆晕由注入井向周围扩展。此外,储层渗透率随CO2注气压力增加而降低。随CO2-ECBM时间的延长,储层裂隙水中HCO3-和H+浓度逐渐增加,注入井附近煤储层内的方解石呈现溶解-沉淀-溶解的复杂溶解/沉淀过程,生产井附近煤储层内的方解石呈现持续溶解的特征。在5.50～9.50 MPa的CO2注入压力下,模拟时长15年,随CO2注气压力的增加,煤储层CO2封存量和生产井组的CH4增产量与CH4增产率增加,但煤储层CO2封存率降低。CO2-ECBM过程中,生产井周边煤储层吸附能力越弱、渗流能力越好,生产井的CO2和CH4产气速度越高;以井组为单位开展CO2-ECBM时,单井CH4增产效果主要受其周边煤储层渗流能力影响。（4）建立了CO2-ECBM注气工艺优化方法,优化了两种关井方式下实现四种工程目标的CO2注气压力,明确了最优CO2注气压力的影响因素。CO2-ECBM注气工艺优化需要建立用于评价工程效果的目标函数,确定生产井的关井方式,确立CO2-ECBM工程的主要目标,构建数值模拟的样本空间。目标函数由工程时间、CH4产气量、CO2封存量、CO2封存率以及相对应的权重系数组成。以省时提效、CH4增产、CO2封存及三者综合兼顾为CO2-ECBM工程主要目标的CO2最优注入压力在生产井同时关井时分别为8.05、3.50、6.35和6.25MPa,在生产井序贯关井时分别为9.50、9.50、3.50和9.50 MPa。在最优CO2注入压力下,序贯关井方式通过延长工程时间能够获得较好的CH4增产和CO2封存效果。影响最优CO2注气压力的因素有生产井关井条件（CO2浓度阈值）、目标函数及其权重系数组合。该论文共有图74幅,表22个,参考文献192篇。

关键词： CO2-ECBM 数值模拟三维非均质地质模型多场耦合模型注气工艺优化

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：