沁水盆地中部深埋区CO2封存及驱替煤层气数值模拟研究

摘要

本文以山西省沁县规划区为研究对象，结合深部和周边钻井资料，分析研究了3煤层的埋深和煤厚等空间特征以及深部储层参数值。在此基础上，对研究区3煤层进行了CO2驱替和封存数值模拟，探讨各因素在CO2深部煤层驱替煤层气过程中的影响机理，并采用蒙特卡洛随机模拟方法获得研究区具有统计学的目标值，对CO2产能增强和封存进行效果评价。 结果表明，渗透率为初始值（0.01mD）时，CO2难以产生驱替和封存效果；当渗透率0.1mD时，CO2驱替情况下，平均煤层气产量为624.30m3/d，最大产气速率为1660.4m3/d，累计产气量达到33.71×105m3，最大注入速率为4959.5m3/d，累计CO2注入量为74.73×105m3；当渗透率进一步增大到0.986mD时，驱替效果非常理想。 煤储层厚度对煤层气产量及二氧化碳封存量具有明显的正相关关系，随着煤层厚度的增加，CO2封存能力及驱替煤层气效果呈相应倍数增加。煤储层压力对煤层气产量及二氧化碳封存量具有明显的负相关关系，随着储层压力的增加，CO2封存能力及驱替煤层气效果明显降低。 采用蒙特卡洛随机模拟的方法，获得如下统计数据，该地区潜在煤层气可采储量的期望值约为 45.62×105m3。潜在煤层气可采储量介于 40×105m3~90×105m3之间的概率为66.83%。潜在CO2注入量的期望值约为89.6×105m3。潜在CO2注入量介于60×105m3~120×105m3之间的概率为62.71%。84.50%的试验在从驱替结束至停产的整个时间之内CO2尚未突破，CO2突破时间介于5760d~6840d之间的概率为10.5%。

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