煤的孔隙特征对煤层气解吸的影响

我国高瓦斯矿井多,煤层气资源丰富。但是由于地质条件复杂、开发技术滞后、理论研究不完善,导致煤层气采出率低、难以实现工业化开采的现状。为提高煤层气的开采效率,必须在勘探开发区范围内进行煤储层性质和煤层气解吸特征的研究。 研究样品采自目前我国煤层气勘探开发活跃地区与有勘探开发前景地区的矿井,涵盖并兼顾我国的主要煤阶。本文通过样品的工业分析、煤岩组分鉴定、孔隙度测定、扫描电镜实验、压汞实验、液氮吸附实验和等温吸附解吸实验,对各类实验数据分类处理,综合多种实验的分析结论,揭示煤的孔隙特征与煤层气解吸的关系,探索煤层气开采的基础理论。 煤的孔隙分布是很不均匀的,不同变质程度煤的孔隙性不同;同种变质程度不同地区的煤,其孔隙性也不同。煤孔隙的比表面积越大,孔容越大。由于煤级、煤岩组分等不同,煤的比表面积和孔隙结构有很大的差别。微孔隙越多,煤样的孔隙体积越大,越有利于煤层气的吸附储集。煤的变质程度越高,煤层气解吸过程的残余量越大。当压力降到0.5～1MPa之间,煤层气的解吸率增幅最大,近直线模式。中高变质程度的煤层气储层,当压力降到2～10MPa之间,煤层气的解吸率增加缓慢;当压力降到0.5～2MPa之间,煤层气的解吸率快速增加。中低变质程度的煤层气储层,煤层气的解吸率随着压力的降低呈现不同幅度的增加,只是在低压阶段增幅最大。煤层气的降压开采实践过程中,必须保障持续稳定性的压降,压力降幅过大,会对煤层造成伤害,影响储层物性;压力降幅过小,不利于煤层气的解吸。煤的孔喉特征影响煤层气的解吸速率,在煤的组成和煤化程度相同的条件下,在等温解吸实验的低压段内,孔隙结构均匀、喉道分布集中的煤样,煤层气解吸速率大。煤样的微孔和小孔主要影响着煤层气的解吸量和解吸速率。煤储层微孔的封闭性越弱,压差的传递效率越高,那么,吸附于微孔内表面的气体解吸量和解吸效率越高。煤样的孔隙特征对煤层气解吸的影响,是孔径大小及其所占比例、孔喉集中分布情况、孔隙形态类型三因素综合影响的结果。 煤层气的产出过程,压降的控制与储层的孔径结构、孔隙类型有着密切的关系。