双井对流驱替煤层气试验研究

摘要

随着全球经济的快速发展，对能源资源的需求也越来越大，而石油、煤等不可再生资源储量逐渐减少，为了实现可持续发展，迫切需要新型的可替代能源来减少对石油煤等不可再生资源的消耗。与此同时，随着经济的发展所产生的废渣废气等对环境污染也越来越严重，尤其是二氧化碳等温室气体的排放，对全球的气候变化产生了重大的影响，目前关于二氧化碳等温室气体的封存研究很多，并得出了很多具有建设性的结论。同时为了应付气候变化对全球经济的影响，2002年在哥本哈根召开了全球气候大会并达成了广泛共识。
　　 煤层气也被认为是一种可替代性战略资源。煤层气是在煤变质过程中的伴生产物，也是温室气体的主要成分之一。煤层气作为一种可替代的战略资源，在我国的能源结构中占有重要的地位，我国在“十一五”和“十二五”期间明确了其战略地位并提出了开采目标。最近提高煤层气产量的方法很多，其中用二氧化碳对煤层甲烷进行驱替被认为是一种兼具社会意义和经济效益的重要方法。近年来关于二氧化碳驱替煤层甲烷的研究很多，不仅可以提高煤层气的采收率，也可以对二氧化碳进行地下封存，减少温室气体的排放。
　　 本文在前人研究的基础上，进行了二氧化碳驱替煤样中氮气的实验研究以及单井驱替和双井对流驱替的对比研究，并针对双井驱替模式中的不同条件进行了驱替研究，在工程上具有重要的指导意义。
　　 本文共五章，主要包括以下几个部分:
　　 一.本文首先主要介绍了我国目前的能源状况、温室气体的危害以及二氧化碳驱替煤层气的战略意义。
　　 二.介绍了煤及煤层气的产生机理、竞争吸附机理以及分子层吸附理论等，这些理论为二氧化碳驱替煤层甲烷提供了理论上的指导。
　　 三.详细介绍了气相色谱分析仪海欣GC-950的工作原理和仪器组成，为了保证试验的准确性，试验前对色谱仪进行了误差分析，将试验所用普通氮气和二氧化碳按比例混合成氮气体积百分含量分别为10％、30％、50％、70％以及90％的五种混合气体，每种混合气体体积总量均为600ml，每种混合气体分别测量5次。得出了当混合气体中氮气浓度很高时，试验误差较大，当氮气浓度较小时，实验误差较小。
　　 四.在围压8.5MPa，氮气吸附压力0.8MPa以及二氧化碳驱替压力1.0MPa下，分别进行了单井驱替和对流驱替的试验研究，在前50分钟内，双井对流驱替模式下驱替出的总氮气量为1336.43ml，而相同条件下单井驱替模式下的驱替总量为352.63ml。即双井对流驱替效果明显优于单井驱替效果。
　　 五.在对流驱替模式下，分别进行了不同围压下、不同驱替压力下、以及不同吸附压力下的二氧化碳驱替煤层中甲烷的试验研究，并在每一种条件下得到了最优的驱替方案。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 我国能源利用状况

1．1．2 温室气体的危害

1．2 国内外的研究现状

1．3 本文研究的目的和意义

1．4 本文主要研究内容

第二章 煤层气的产生机理及在煤层中的运移规律

2．1 引言

2．2 煤及煤层气的形成

2．3 煤的孔隙裂隙结构特征

2．4 煤层气在煤体中的储运机理

2．4．1 煤层气在煤体中的储存状态

2．4．2 煤层气体的吸附理论

2．4．3 不同组分气体的吸附特征

2．4．4 煤层吸附性的影响因素分析

2．5 煤层气体的解吸特征

2．6 小结

第三章 单井驱替与双井对流驱替的试验研究

3．1 引言

3．2 试验试样制备与设备连接

3．2．1 试验试样制备

3．2．2 试验设备介绍与连接

3．3 气体浓度测量误差分析

3．4 单井驱替与双井对流驱替模式对比

3．4．1 单井驱替模式与双井对流驱替模式的机理分析

3．4．2 试验过程与方法

3．4．3 两种驱替模式的驱替效果对比

3．5 本章小结

第四章 双井对流驱替煤层气的试验研究

4．1 引言

4．2 驱替强化煤层气开采的机理研究

4．3 不同围压下的驱替试验研究

4．3．1 试样制备及试验设备的连接

4．3．2 实验过程

4．3．3 驱替量与围压的关系分析

4．4 不同驱替压力下的驱替试验研究

4．4．1 试样制备与试验设备连接

4．4．2 试验过程

4．4．3 驱替量与驱替压力的关系分析

4．5 不同吸附压力下的驱替试验研究

4．5．1 试样制备与设备连接

4．5．2 试验过程

4．5．3 驱替量与吸附压力的关系分析

4．6 驱替压力与吸附压力相差恒定时的驱替试验研究

4．6．1试样制备与试验设备连接

4．6．2 试验过程

4．6．3 试验结果与分析

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 不足与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文题目