微波加热增采低渗透煤层气的实验研究

摘要

煤层气作为新型能源被广泛应用于各行业，我国是煤炭大国，煤层气资源的储量相当丰富，仅次于美国和加拿大，位于全球第三位。但“高储低渗”的形势一直制约着我国煤层气工业的发展。煤层气的开采方法一直被广泛关注研究。为了得到微波加热过程中低渗透煤层煤层气的解吸运移规律及温度、应力对渗透率的影响，探索当孔隙率达到一定阈值时，介质由不渗透转变为可渗透的逾渗转变。本文采用实验研究的方法，主要利用自制的温控多场解吸渗透仪与CT扫描系统结合，研制与其耦合使用的微波加热专用装置和设备，分别从微观、物理化学和宏观多角度进行测试分析。根据实验我们发现:温度是影响改变煤层渗透特性的重要因素，通过Origin软件进行数据处理得到不同应力下解吸量随时间变化规律及不同应力下渗透率随温度的变化规律;通过高精度CT扫描得到煤样在不同温度下的孔隙裂隙分布图、二值化图及通道图。根据实验所得结果分析出以下结论:(1)影响微波加热效率的三大要素:壁筒螺距、接收天线长度、铜丝匝数;(2)同一温度下，孔隙压力越大，解吸量越大，解吸速度越快，温度对解吸量存在促进作用但并不是线性增加;(3)同一有效应力的情况下，渗透率随温度的升高先增加后减小，温度阈值大致为80℃;(4)通过CT扫描发现煤样发生逾渗转变的温度范围。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3研究内容和方法

2煤及煤层气的相关理论及方程

2．1 煤层气储层结构

2．2煤层气赋存机理

2．3煤层气运移机理

2．4煤层气渗流控制方程

2．5煤层热破裂方程

2．6逾渗理论的物理模型

2．7 小结

3 微波加热下低渗透煤吸附解吸实验研究

3．1 外部微波加热测试

3．1．1 实验装置

3．1．2实验步骤及方案

3．1．3 实验数据整理及分析

3．2 微波加热下煤层气吸附解吸实验

3．2．1 实验装置

3．2．2实验步骤及方案

3．2．3 实验数据整理及分析

3．3 小结

4 CT扫描煤层逾渗实验研究

4．1 实验设备

4．2实验步骤及方案

4．3 CT扫描结果及逾渗分析

4．3．1 多孔介质的逾渗研究方法

4．3．2 不同温度下煤样CT扫描结果及分析

4．4 小结

5 结论与展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集