亨利定律在煤层气组分溶解分馏中的应用

亨利定律的引入,使煤层气在溶解过程中发生的组分分馏得以合理解释,为煤层气的富集成藏研究提供了信息。采用半经验公式计算CH4(甲烷)和CO2(二氧化碳)的亨利常数,根据逸度因子公式求取CH4和CO2的逸度,根据亨利定律计算出不同埋深下CH4和CO2在地层水中的溶解度。结果表明:CH4溶解度随埋深的增加而增加;CO2的溶解度则随埋深的增加而先增加后(在800 m深度以下)又减小,但CO2与CH4溶解度比率却在不断减小。这就意味着浅部CO2的溶解运移分馏更为活跃,它随深度的增加逐渐减弱。这一认识为圈定煤层气富集区和确定CO2注入(以驱使CH4产出)的最佳温压环境提供了理论依据。

气相色谱法分析煤层气组分

本文主要探究利用气相色谱法分析检测煤层气组分,尤其是H2S的检测。通过定性与定量分析,得出各组分含量。结果表明,利用这种方法,能够有效且较全面的检测出煤层气组分,为煤层气的安全勘探提供可靠分析数据。

气相色谱法分析煤层气组分含量的不确定度评定

煤层气组分含量测定准确与否,直接影响到煤层气资源储量计算的准确性与开发工程的成功率。不确定度是衡量测试结果可靠程度的重要指标,研究气相色谱法测定煤层气组分及含量时,结果的不确定度来源及评定方法。不确定度来源主要有三个方面:煤层气组分响应值重复性、标准气组分响应值重复性及标准气体的准确度。通过实验数据计算出各因素对结果的影响程度:标准气体的不确定度分量对待测样品的不确定度的影响较大,浓度较高的组分重复性测量引入的不确定度较大。煤层气组分的测量不确定度和组分含量有关,组分含量不同时,测量结果的不确定度也不同。

临兴-神府区块深部煤层气地球化学特征及其影响因素

查明深部煤层气成因和地球化学特征对其勘探开发具有重要意义,以鄂尔多斯盆地东缘临兴-神府区块深部煤层参数井解吸气为研究对象,系统测试了二叠系下统太原组8+9号煤层气体成分、含量和碳同位素等,结合热演化程度、含气性、煤层埋深、地质构造和水文地质条件等,分析深部煤层气地球化学特征及影响因素。结果表明,煤层气主要成分包括CH4、CO_(2)、N_(2)、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷,其中CH4含量最高,体积分数在75.98%~96.20%,平均86.49%;其他含量较高的为乙烷(平均5.97%)、CO_(2)(平均5.18%)及丙烷(平均1.24%),气体成分含量与浅部煤层气区块无明显差异。煤层气δ13C1(CH_(4))分布在-51.9‰~-38.2‰,平均-42.84‰;δ13CCO_(2)分布在-8.6‰~-0.63‰,平均-4.66‰;δ13C2分布在-27.36‰~-18.70‰,平均-25.27‰;δ13C3分布在-25.96‰~-14.69‰,平均-22.93‰,且煤层气主要为热成因气体;δ13C1(CH4)较浅部小,δ13CCO_(2)较浅部大。在平面上,从临兴地区东南向西北δ13C1呈增大趋势。从石炭纪起直到三叠纪末,研究区一直处于沉降状态;中侏罗世和早白垩世为主要生烃期,中侏罗世生烃持续时间较长,平均生烃速率较小,生烃产率一般;早白垩世生烃速率较大,生烃产率增加值较高,生气强度达到历史最大,是主要的生烃期。受气体分馏作用、储层孔裂隙发育特征、储层压力以及煤层顶底板密封性的控制,δ13C1随着镜质体最大反射率(Rmax)、含气量和埋深的增加而增加;在向斜核部区、断层应力集中区和褶皱两翼发育区的δ13C1值相对较大;在断层应力释放区和背斜核部δ13C1相对较大,这表明该区域的煤层气封存条件较差,不利于煤层气富集;受地下水溶解的影响,在水动力条件较强的地区δ13C1值较小;在弱流体动力学或滞流区δ13C1没有明显的变轻趋势。综合煤层气地球化学指标认为,临兴和神府地区东南部煤层气富集,且前者更有利,这对后期煤层气选区布井提供参考。

宿南矿区祁东煤矿煤层含气量和组分特征及其影响因素分析

为研究宿南矿区祁东煤矿煤层气地质和地球化学特征及影响因素,在样品采集和测试基础上对含气量及组分进行测定,并探讨了影响因素。结果表明:煤层气组分以CH_(4)为主,含量为62.14%~98.0%(平均含量为87.57%);次为CO_(2)和N_(2),含量分别为0.00~8.63%(平均含量为4.08%)和0.15%~30.17%(平均含量为9.21%)。甲烷浓度与含气量成正比,与N_(2)浓度成反比。含气量随埋深增加而增加,但甲烷浓度变化不明显。另外,甲烷浓度和含气量与煤层厚度、顶板厚度呈弱正相关关系。含气量与水分关系为弱负相关,与灰分和挥发分为弱正相关。

发动机变组分煤层气的起动特性与怠速稳定性

由于石油资源的逐渐枯竭和排放法规的日益严格,使燃用代用燃料发动机在全世界得到广泛地发展。文章介绍了由S195柴油机改制成火花点火式变组分煤层气发动机的主要设计过程,分析了此类型发动机在改制过程中应注意的几个问题。通过发动机台架试验,对起动特性与怠速稳定特性进行分析,结果令人满意。

火花点火式发动机燃用变组分煤层气的燃烧模型研究

本文对经改装成火花点火式的S195柴油机燃用变组分煤层气的燃烧模型进行了研究。以MATLAB程序设计语言为基本应用平台,建立了缸内燃烧过程的变步长双区准维模型,并与试验结果进行了比较分析,同时分析了组分变化对燃烧过程的影响。结果表明,本文所建立的模型是合理的,能较好地反映缸内的实际工作过程。

火花点火式煤层气发动机的燃烧过程实验研究

对由S195柴油机改装得到的燃用变组分煤层气发动机进行了全面的测试和分析,包括缸内示功图、燃烧放热率、主燃期、点火提前角、火焰发展期以及最大压力循环波动等。结果表明:甲烷浓度、点火提前角、负荷的大小对火焰发展期、循环波动以及燃烧有着至关重要的影响。

三组分煤层气吸附的数值模拟研究

采用Aspen Adsorption对CH4,CO2,N2组成体积比为0.3∶0.2∶0.5的三组分煤层气的吸附进行数值模拟研究,得到了3种气体的穿透曲线和吸附柱轴向负载分布,考察了压力和气体流速对吸附和穿透曲线的影响.研究表明:对多组分气体中甲烷和二氧化碳穿透曲线的模拟计算值与实验值基本吻合.三组分吸附时,甲烷穿透曲线出现"驼峰"形状,穿透时间较二组分时延长19.5%;煤对CO2,CH4,N2三组分气体吸附能力的比例为1∶0.9∶0.348;甲烷穿透曲线峰值位置随压力增大后移且"驼峰"趋于平缓,其穿透时间和吸附量的变化比例与压力增大比例相同;穿透曲线随流速增大趋于陡峭,流速从0.2mmol/s增大一倍时,甲烷的穿透时间减小至原来的49.2%,传质区长度则增大至原来的1.75倍.流速加大对CO2吸附比对CH4吸附更有利.