高煤阶煤储层解吸曲线定量表征及解吸参数研究

为定量研究煤层气井解吸特征文章通过煤样解吸实验获取解吸曲线并进行拟合回归得到了煤样解吸曲线定量表征公式。结果表明:煤样解吸曲线可以用v=(VdeT)/(T+Tde)来定量表征;解吸体积常数可表征煤样的最大解吸量解吸时间常数表征解吸气体体积达到最大解吸气体积一半时所用的解吸时间;煤样初始解吸速率等于解吸体积常数与解吸时间常数之比煤样解吸速率随着解吸体积常数增加而增加,随着解吸时间常数增加而降低。解吸时间常数与吸附时间成线性正相关关系,解吸时间常数越大,煤样解吸速率越小;在工程上可以用解吸体积常数代替解吸气量和残余气量之和;解吸时间常数随气体压力和裂缝指数增加而降低,随镜质组、惰质组含量增加而先增加后降低,与粘土矿物含量关系不明显;解吸体积常数随气体压力、惰质组含量增加而增加,与粘土矿物含量关系不明显,随着镜质组含量增加而降低,随裂缝指数先降低后增加。

低煤阶煤样解吸曲线数学模型及解吸气量测试新方法

为了定量评价煤样的解吸速率,减少煤样解吸气量测试时长,基于吉尔嘎郎图凹陷煤样解吸实验数据,建立了解吸速率与解吸时间之间的定量关系,进而得到了解吸时间与累积解吸气量的定量关系,并据此提供了新的解吸气量测试方法。结果表明:煤样解吸速率随解吸时间增加而降低,初始解吸速率越大、解吸速率指数越小,煤样解吸速率越大;煤样不同时刻累计解吸气量可以用公式定量表征。

超临界状态下煤岩吸附/解吸二氧化碳的实验

查明超临界状态下煤岩对CO2的吸附/解吸特征,能为煤层气开采现场注CO2的注入参数选取提供理论依据。以山西屯留矿的瘦煤和寺河矿的无烟煤为研究对象,借助ISO-300型等温吸附实验仪分别进行了不同温度(35℃、45℃、55℃)、最高压力达到CO2临界压力以上时的吸附/解吸实验。结果表明:超临界状态下,随着压力升高,容量法测得的吸附量存在最大值,不代表煤样的绝对吸附量,而是Gibbs吸附量;根据煤岩在高压下吸附CO2的本质,计算出超临界状态下煤岩吸附/解吸CO2的真实量。超临界状态下煤岩吸附CO2的真实量与压力之间符合langmuir吸附曲线,随着吸附压力的升高,Gibbs吸附量与绝对吸附量之间的差值越来越大;随着温度的升高,煤样的饱和吸附量降低;同样条件下,高变质程度的无烟煤对CO2的饱和吸附量大于瘦煤;超临界状态下煤样对CO2的绝对吸附等温线和绝对解吸等温线是可逆的。

高吸湿纤维的吸附——解吸等温曲线参数的分析

不同织物服装的卫生性和舒适感在很大程度上决定于纤维的吸湿性。纤维材料在加工、储藏和使用过程中,总是暴露于一定的湿度和温度环境中,由于许多纤维材料对湿度很敏感,因此在加工过程中它们的形状、尺寸会发生改变。另外制品的力学性能也与纤维和纱线的吸湿率成函数关系。

围压条件下原煤等温吸附/解吸试验方法研究

为深入研究围压对煤岩吸附特性的影响,提出了一种可以测定围压条件下原煤等温吸附/解吸特性的试验方法,并研发了试验装置。利用该方法和装置对同一干燥原煤煤样,在围压15MPa条件下对CH4气体进行了2次等温吸附/解吸重复性试验,重复性偏差小于5%,显示了该方法和装置具有很好的重复性,结合吸附理论对试验结果分析可知:原煤煤样在高围压条件下对CH4气体具有典型的吸附、解吸可逆性和解吸过程滞后性;吸附/解吸过程造成煤中孔隙体积变化,可能会影响到重复性的测试。

煤储层临界解吸压力理论计算误差分析及影响因素研究

本文基于现有的临界解吸压力计算方法,对目前煤层气井在生产过程中常见到的理论计算临界解吸压力与实际排采不吻合的现象深入分析原因。分析认为,临界解吸压力计算过程中吸附解吸曲线及含气量测定结果与实际的误差及其相互之间的不匹配性是临界解吸压力计算出现误差的主要原因。对于吸附解吸曲线而言,目前的实验结果均是基于煤储层中不含液相水的前提,而实际储层富含液相水;对于含气量而言,由于煤岩发育的非均质性及连通性导致的测定含气量与实际含气量存在差异。最后基于改进的临界解吸压力理论,考虑到现场参数获得的难易程度,提出新的临界解析压力影响因素,并以实际煤层气藏为例进行分析。

基于煤屑解吸瓦斯压力的煤层瓦斯压力测定

煤层瓦斯压力是判断煤层突出危险性的重要指标,同时也是采取抽放措施的重要参考依据,因此快速、准确地测定煤层瓦斯压力意义重大。通过煤屑解吸瓦斯压力测定实验,对相同损失时间不同平衡瓦斯压力条件下煤屑解吸瓦斯压力恢复曲线进行分析,发现煤层瓦斯压力与平衡瓦斯压力具有一定关系。实验表明,对数公式能够很好地拟合压力恢复曲线,系数A表明煤屑在不同平衡瓦斯压力下解吸的差异性,和煤层瓦斯压力存在指数关系。根据此规律,可在测得现场煤屑解吸瓦斯压力恢复曲线的系数A后,结合已确定的煤层瓦斯压力指数公式推算出测压地点煤层瓦斯压力,并在赵家寨煤矿得到了验证,效果良好。

温度变化对煤体瓦斯吸附量影响规律的实验研究

通过对含瓦斯煤层瓦斯气体温度场分布规律研究,提出了煤层中总的瓦斯含量方程中α值的假设与猜想。经过实验,分别研究了定压条件与升压条件下温度改变对煤与瓦斯吸附的影响规律,得到煤体在不同温度下瓦斯的吸附以及渗流规律。实验应用WY98-A型瓦斯吸附解吸仪器,通过研究煤与瓦斯吸附在温度改变的环境下的规律,以及所选煤样在吸附饱和后随温度变化的函数关系,并对瓦斯吸附的饱和吸附量进行了数学拟合,得到其函数关系式。为煤层瓦斯储量计算,及不同阶段瓦斯抽采量计算提供了科学依据。

基于流动扩散互竟关系的基质吸附态瓦斯表观扩散系数实验室测定准确性分析

解吸试验初期高速涌出的游离瓦斯使得不同损失时间条件下观测到的解吸曲线形态发生剧烈变化,给实验室准确测定基质吸附态瓦斯表观扩散系数,以及工程中精确测定钻屑瓦斯解吸指标K_(1)与损失瓦斯含量带来了不便。基于瓦斯流动与扩散的竞争互抑关系,建立了引入游离瓦斯流动的全浓度表观扩散模型,确定了游离瓦斯和吸附瓦斯对于整体逸散瓦斯的贡献变化,同时构建了K_(1)时因衰减模型。利用自主研发的瓦斯解吸自动测试装置,精确测定了初期瓦斯解吸曲线,并获得了损失时间为1,5,10 min条件下的表观扩散系数有效值。研究结果显示:随解吸时间的延长,整个解吸过程可分为3个阶段,分别为游离瓦斯流动主控阶段、过渡阶段和基质吸附瓦斯扩散主控阶段;裂隙游离瓦斯量与解吸时间呈线性规律,基质吸附瓦斯量与解吸时间符合单孔扩散模型规律,其在短时间内又符合√t(t为时间)模型;随着损失时间增大,游离瓦斯在整体逸散瓦斯中的贡献逐渐减小,而吸附瓦斯扩散的比例逐渐增大,在宏观上表现为解吸曲线线性段缩短,而曲率增加;依此推导出的表观扩散系数有效值和K_(1)亦随之逐渐减小,且减小速度初期较大。利用表观扩散系数时因衰减关系,给出了K_(1)及损失量测定的有效测算时间区间,并建立了精确度更高的瓦斯损失量推算模型,将原有√t模型对试验样品数据的拟合度提升了20.8%。

表面活性剂在钙硅胶/水界面上的吸附

本文利用Ca^(2+)与硅胶表面羟基反应制备了钙硅胶。硅胶荷负电,几乎不吸附阴离子表面活性剂SDBS,但钙硅胶荷正电,能显著吸附SDBS。在SDBS的CMC附近吸附等温线出现极大值,与此同时在Ca^(2+)的解吸曲线上有极小值。用准相分离模型和只有分子状态的SDBS被吸附而胶束不被吸附的假说,以及被吸附的SDBS分子对Ca^(2+)的空间位阻等观念能说明实验所得结果。钙硅胶在不同浓度SDBS溶液中Zeta电位的变化规律,与SDBS吸附等温线的变化规律大体一致,这表明本文所提的吸附机制是正确的。

在水分析中应用螯合吸附剂聚偶氮胂-H富集六价铀

研究了在新型吸附剂聚偶氮胂-H上铀(Ⅵ)的吸附条件。这种新型吸附剂是一种聚丙烯腈纤维并装填有微粒状螯合吸附剂聚偶氮胂。作出了吸附和解吸曲线并确定动态富集铀(Ⅵ)的条件。最后,拟订了吸附-光度法测定水中铀(Ⅵ)的方法。

考虑气水分布的煤层气解吸模型

为明确煤储层基质孔隙中液相水对煤岩解吸过程的影响,从煤储层基质特征及热演化过程出发,建立简化的基质串联毛管束模型,并由此获得基质中受液相水影响的孔隙所占的比例,进而通过固—气界面Langmuir吸附理论和固—液界面理论获得不同基质含水条件下的储层解吸模型。计算结果表明液相水的存在会大幅降低煤储层的解吸能力,分析认为这是由于液相水的存在一方面通过影响固—液界面解吸所占比例影响气体解吸量;另一方面通过形成毛管力,圈闭微纳米孔隙中已解吸出的气体。研究成果为完善煤层气解吸开发理论、优化开发技术政策奠定了基础。