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CO_2-ECBM技术可行性及存在问题 被引量:6
1
作者 张琨 桑树勋 +1 位作者 刘世奇 刘长江 《中国煤层气》 2016年第2期43-46,共4页
本文总结概括和评述了注入CO_2强化煤层气采收率技术(CO_2-ECBM)的国内外研究现状、理论基础、储层条件及其对储层改造作用产生的问题。已有的理论分析与工程实践表明,向煤层中注入CO_2提高煤层气采收率技术具有巨大潜力,能够实现中国20... 本文总结概括和评述了注入CO_2强化煤层气采收率技术(CO_2-ECBM)的国内外研究现状、理论基础、储层条件及其对储层改造作用产生的问题。已有的理论分析与工程实践表明,向煤层中注入CO_2提高煤层气采收率技术具有巨大潜力,能够实现中国2000m以浅煤层气产量累计增产3.751×10^(12)m^3,该技术在理论和实际方面均有很广阔的应用前景,但其对储层的改造情况尚不明确,仍需要进一步研究。 展开更多
关键词 co_2-ecbm 理论基础 可行性 研究现状
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CO_(2)-ECBM过程中煤层渗透率演化规律
2
作者 薛恩思 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第4期42-47,共6页
为了研究煤层渗透率在煤层注入CO_(2)以驱替CH_(4)(CO_(2)-ECBM)过程中的时空演化规律,以离柳矿区地质条件为工程背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟手段,建立了CO_(2)-ECBM流-固-热多场耦合数值模型,采用五点布井法对CO_(2)-ECBM过... 为了研究煤层渗透率在煤层注入CO_(2)以驱替CH_(4)(CO_(2)-ECBM)过程中的时空演化规律,以离柳矿区地质条件为工程背景,采用COMSOL Multiphysics数值模拟手段,建立了CO_(2)-ECBM流-固-热多场耦合数值模型,采用五点布井法对CO_(2)-ECBM过程进行了数值模拟,对煤层渗透率随CO_(2)注入的时空演化规律进行了讨论。研究表明:瓦斯压力、CO_(2)注入以及煤基质的收缩/膨胀变形是影响渗透率演化的关键因素;煤基质吸附CO_(2)之后,其膨胀变形起主导作用,占据孔隙空间,导致渗透率下降,CO_(2)影响范围内的渗透率平均值降低了40%;沿CO_(2)注入井至抽采井,渗透率受CO_(2)影响越来越小,呈单调上升趋势;CO_(2)影响范围外,渗透率平均值增加14%。 展开更多
关键词 煤层瓦斯 瓦斯抽采 渗透率 co_(2)-ecbm 多物理场耦合
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超临界CO_(2)作用下无烟煤结构响应特征及高压吸附机理 被引量:2
3
作者 王建美 梁卫国 +3 位作者 牛栋 陈跃都 王聪伟 贺伟 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期115-125,共11页
中国深部煤层气资源丰富,将CO_(2)注入深部煤层,在提高煤层气采收率同时,还可实现CO_(2)地质封存(CO_(2)-ECBM)。通常,深部煤层CO_(2)处于超临界态并显著影响煤体吸附能力,但对于超临界CO_(2)作用下煤体结构演化及吸附机理尚不清晰。为... 中国深部煤层气资源丰富,将CO_(2)注入深部煤层,在提高煤层气采收率同时,还可实现CO_(2)地质封存(CO_(2)-ECBM)。通常,深部煤层CO_(2)处于超临界态并显著影响煤体吸附能力,但对于超临界CO_(2)作用下煤体结构演化及吸附机理尚不清晰。为此,以山西晋城成庄矿二叠系山西组三号煤层为研究对象,开展了无烟煤对超临界CO_(2)的高压吸附实验,结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射光电子能谱(XPS)测试及比表面积(BET)测试,分析了超临界CO_(2)高压吸附引起的无烟煤化学结构与孔隙结构响应特征,最后揭示了无烟煤对超临界CO_(2)的高压吸附特性及吸附机理。研究结果表明:①超临界CO_(2)高压吸附存在突变点,35℃时突变点位于临界压力(8 MPa)附近,在突变点处的吸附能力最小;②超临界CO_(2)可使芳香环枝接官能团、醚氧键、羟基氢键断裂,脂肪结构甲基脱落,可为CO_(2)提供更多的吸附位点,增强了无烟煤表面吸附能力;③超临界CO_(2)改变无烟煤介孔的孔隙结构特征和分形特征,吸附后平均孔径、孔体积、比表面积、分形维数呈增大趋势,孔隙粗糙度增大,对孔隙结构改造作用表现为“增孔、扩孔、粗糙化”,可提供更多吸附空间,增强了无烟煤吸附能力;④在深部煤层中注入CO_(2),应优先选择高孔隙度、高渗透性储层,注入煤层环境应尽可能远离CO_(2)临界点区域,储层对CO_(2)才有最大吸附能力。结论认为,成果认识为深部煤层CO_(2)可注性及封存潜力评估提供了重要的理论依据,对煤层气高效开发具有重要现实意义。 展开更多
关键词 co_(2)-ecbm 超临界co_(2) 高压吸附特性 化学结构 孔隙结构 无烟煤 封存 可注性
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考虑Klinkenberg因子状态的CO_(2)-ECBM模拟研究 被引量:2
4
作者 撒占友 吴静波 +4 位作者 杨永亮 张鑫 卢守青 刘杰 王昊 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期37-45,共9页
为了探究Klinkenberg效应及不同状态的Klinkenberg因子在注CO_(2)提高煤层气采收率(CO_(2)-Enhanced Coal Bed Methane,CO_(2)-ECBM)过程中的作用,借助COMSOL有限元软件模拟分析了Klinkenberg因子为0、固定Klinkenberg因子与动态Klinken... 为了探究Klinkenberg效应及不同状态的Klinkenberg因子在注CO_(2)提高煤层气采收率(CO_(2)-Enhanced Coal Bed Methane,CO_(2)-ECBM)过程中的作用,借助COMSOL有限元软件模拟分析了Klinkenberg因子为0、固定Klinkenberg因子与动态Klinkenberg因子3种状态对CO_(2)-ECBM及有效渗透率的影响,以及CH_(4)与CO_(2)压力随该因子的动态变化情况,并将CH_(4)产气量与工程实际作了对比验证。结果表明,CH_(4)与CO_(2)有效渗透率呈先缓慢增长再急速下降后逐渐趋于平缓的态势,相较于固定Klinkenberg因子或Klinkenberg因子为0,动态Klinkenberg因子影响下的CH_(4)与CO_(2)有效渗透率更大,当Klinkenberg因子为动态变量时,受不同气体的摩尔质量与动力黏度影响,CO_(2)有效渗透率小于CH_(4)有效渗透率。在动态Klinkenberg因子作用下,煤层中CH_(4)压力下降和CO_(2)压力上升均更快,当Klinkenberg因子为固定值或0时,会高估煤层内CH_(4)压力,低估CH_(4)抽采与CO_(2)压注的影响范围,并且估值均随时间增长而增大。工程验证表明,考虑动态Klinkenberg因子作用下的CH_(4)累积产气量更接近真实情况。研究成果有助于分析CH_(4)与CO_(2)有效渗透率变化趋势,预估CH_(4)抽采与CO_(2)压注的影响范围及CH_(4)产气量,在探究煤层增渗,优化井网布置,定量评价煤田产气量等方面具有理论指导意义。 展开更多
关键词 Klinkenberg效应 Klinkenberg因子 co_(2)-ecbm 渗透率 气体压力 co_(2)封存
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Numerical analysis of matrix swelling and its effect on microstructure of digital coal and its associated permeability during CO_(2)-ECBM process based on X-ray CT data 被引量:1
5
作者 Hui-Huang Fang Zhang-Fei Wang +1 位作者 Shu-Xun Sang Yan-Hui Huang 《Petroleum Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第1期87-101,共15页
Matrix swelling effect will cause the change of microstructure of coal reservoir and its permeability,which is the key factor affecting the engineering effect of CO_(2)-ECBM technology.The Sihe and Yuwu collieries are... Matrix swelling effect will cause the change of microstructure of coal reservoir and its permeability,which is the key factor affecting the engineering effect of CO_(2)-ECBM technology.The Sihe and Yuwu collieries are taken as research objects.Firstly,visualization reconstruction of coal reservoir is realized.Secondly,the evolution of the pore/fracture structures under different swelling contents is discussed.Then,the influence of matrix phase with different swelling contents on permeability is discussed.Finally,the mechanism of swelling effect during the CO_(2)-ECBM process is further discussed.The results show that the intra-matrix pores and matrix-edge fractures are the focus of this study,and the contacting area between matrix and pore/fracture is the core area of matrix swelling.The number of matrix particles decreases with the increase of size,and the distribution of which is isolated with small size and interconnected with large size.The swelling effect of matrix particles with larger size has a great influence on the pore/fracture structures.The number of connected pores/fractures is limited and only interconnected in a certain direction.With the increase of matrix swelling content,the number,porosity,width,fractal dimension,surface area and volume of pores/fractures decrease,and their negative contribution to absolute permeability increases from 0.368% to 0.633% and 0.868%-1.404%,respectively.With the increase of swelling content,the number of intra-matrix pores gradually decreases and the pore radius becomes shorter during the CO_(2)-ECBM process.The matrix continuously expands to the connected fractures,and the width of connected fractures gradually shorten.Under the influence of matrix swelling,the bending degree of fluid flow increases gradually,so the resistance of fluid migration increases and the permeability gradually decreases.This study shows that the matrix swelling effect is the key factor affecting CBM recovery,and the application of this effect in CO_(2)-ECBM process can be discussed. 展开更多
关键词 Matrix swelling co_(2)-ecbm Absolutely permeability Numerical analysis X-ray CT Qinshui Basin
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煤体中CH_(4)与CO_(2)竞争吸附特性研究
6
作者 呼应伟 李元波 +2 位作者 刘帅 杨明 袁治程 《现代矿业》 CAS 2024年第5期225-229,共5页
为探究CO_(2)驱替煤层CH_4过程吸附机理,采用等温吸附方法,使用CH_4、CO_(2)单组分及不同配比的混合气体,研究了不同吸附压力下煤体竞争吸附特性。试验结果表明:单组分气体在煤中的吸附量与体应变呈非线性关系。混合气体在吸附过程中,... 为探究CO_(2)驱替煤层CH_4过程吸附机理,采用等温吸附方法,使用CH_4、CO_(2)单组分及不同配比的混合气体,研究了不同吸附压力下煤体竞争吸附特性。试验结果表明:单组分气体在煤中的吸附量与体应变呈非线性关系。混合气体在吸附过程中,混合气中CO_(2)的浓度越大,煤体膨胀越显著,混合气的吸附量越大;混合气压力越大,混合气总吸附量越大,CH_4和CO_(2)在煤中的竞争吸附由CO_(2)的强吸附能力主导,混合气吸附过程中,CO_(2)吸附量始终大于CH_4。 展开更多
关键词 co_(2)-ecbm 竞争吸附 混合气体 吸附压力
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CO_(2)强化煤层气产出与其同步封存实验研究 被引量:9
7
作者 苏现波 黄津 +1 位作者 王乾 于世耀 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期176-184,共9页
长期以来针对CO_(2)-ECBM已做了大量研究工作,然而有限的工业试验没能达到预期目的,使得这一煤层气强化技术推广应用欠缺。近些年随着各国碳中和路线的制定,CO_(2)封存逐渐受到重视,煤储层可否作为CO_(2)的封存空间、可否实现CO_(2)驱替... 长期以来针对CO_(2)-ECBM已做了大量研究工作,然而有限的工业试验没能达到预期目的,使得这一煤层气强化技术推广应用欠缺。近些年随着各国碳中和路线的制定,CO_(2)封存逐渐受到重视,煤储层可否作为CO_(2)的封存空间、可否实现CO_(2)驱替CH_(4)和封存同步进行,又重新回归人们的视野。为此,以新疆准南区块目标煤层样为研究对象,采用不同CO_(2)与CH_(4)混合比例气体进行煤的吸附/解吸实验,探索混合气体比例对CO_(2)-ECBM和CO_(2)吸附封存潜力的影响。结果表明,随着混合气体CO_(2)比例减少,CH_(4)驱替效果降低,其中40%CH_(4)+60%CO_(2)混合气体的CO_(2)残余量最多,在解吸至0.7 MPa时已有83.05%的CH_(4)产出,而83.62%的CO_(2)吸附残余在煤中,表明其CO_(2)吸附封存潜力最佳。根据道尔顿分压分体积理论和Langmuir方程,对降压解吸阶段各混合气体解吸量与解吸率进行理论计算,结果显示,随混合气体CO_(2)含量减少,煤中CO_(2)的残余率、残余量以及CH_(4)最终解吸率均降低。理论计算与实验中CH_(4)解吸率和CO_(2)残余量随混合气体组成变化趋势基本一致,表明混合气体中CO_(2)占比越高,越有利于最大限度地提升CH_(4)采收率以及煤储层CO_(2)吸附封存潜力。研究认识为CO_(2)-ECBM和煤储层CO_(2)封存现场应用提供理论依据,为这一技术的推广应用提供实验支撑。 展开更多
关键词 煤层气 co_(2)-ecbm co_(2)驱替CH_(4) co_(2)同步封存 吸附/解吸
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构造裂隙对CO_(2)驱煤层气地质封存的影响 被引量:2
8
作者 王梓良 桑树勋 +2 位作者 周效志 刘旭东 张守仁 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3151-3161,共11页
CO_(2)驱煤层气地质封存(CO_(2)-ECBM)过程中,煤储层中发育的构造裂隙在注入压力诱导作用下可能成为气-水渗流的优势通道,进而影响煤层气增产与CO_(2)封存效果。基于理论分析建立了煤储层CO_(2)驱替运移剖面,构建了CO_(2)驱煤层气地质... CO_(2)驱煤层气地质封存(CO_(2)-ECBM)过程中,煤储层中发育的构造裂隙在注入压力诱导作用下可能成为气-水渗流的优势通道,进而影响煤层气增产与CO_(2)封存效果。基于理论分析建立了煤储层CO_(2)驱替运移剖面,构建了CO_(2)驱煤层气地质封存数值模型,探讨了构造裂隙优势渗流通道对CH_(4)增产和CO_(2)封存的影响规律,评价了试验井组注CO_(2)驱煤层气地质封存效果,揭示了注入试验中CO_(2)快速突破机制,剖析了CO_(2)快速突破对注采工艺优化的启示内涵,并提出了构造裂隙发育煤储层注采工艺建议。研究结果表明,注-采井间可依次形成CO_(2)富集区、CH_(4)-CO_(2)混合区、CH_(4)富集区和裂隙水富集区。随注入进行,各富集区形成、演化并接续影响采气井,其中裂隙水运移难易决定了产能抑制强度,进而控制了采气井增产效果和储层封存效果。沿构造裂隙采气井能实现CH_(4)高效增产,但裂隙渗透率偏大往往导致CO_(2)窜流进而引起CH_(4)累计产气量与CO_(2)累计封存量降低。项目期内CO_(2)注入对强突破井具有显著的增产效果,实际累计产气量提高10.4%,流压等效累计产气量提高92.3%。构造裂隙为CO_(2)快速突破提供了潜在优势通道,注压是诱导其成为优势渗流通道的主要原因,储层压裂改造区的存在和液态CO_(2)相变膨胀增能可能加速CO_(2)运移突破,而煤基质膨胀降渗效应有望延缓突破。为达到更好的驱替封存效果,需要在前期快速提升井底压力,在产能抑制阶段微调注压或增加采气井排采强度,全阶段维持注入井井底压力低于储层最小主应力。突破后,通过不定期关启采气井或降低注压可增加CO_(2)与煤基质接触时间,有望进一步提高CH_(4)采收率。 展开更多
关键词 co_(2)-ecbm 构造裂隙 CH_(4)采收率 co_(2)突破 注入压力
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基于流-固-热耦合的CO_(2)-ECBM数值模拟研究 被引量:5
9
作者 凡永鹏 霍中刚 王永 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第2期162-169,共8页
为了分析煤储层特征参数对CO_(2)注入煤层提高煤层气采收率(CO_(2)-ECBM)工程的影响,基于二元气体的非等温竞争吸附和渗流扩散特征,建立CO_(2)-ECBM的流-固-热耦合模型,进行CO_(2)-ECBM工程数值模拟研究,分析初始储层温度、渗透率和压... 为了分析煤储层特征参数对CO_(2)注入煤层提高煤层气采收率(CO_(2)-ECBM)工程的影响,基于二元气体的非等温竞争吸附和渗流扩散特征,建立CO_(2)-ECBM的流-固-热耦合模型,进行CO_(2)-ECBM工程数值模拟研究,分析初始储层温度、渗透率和压力对煤层渗透率、CH;生产速率和CO_(2)封存速率的影响。结果表明:CH;的生产速率在抽采初始阶段下降迅速,之后随着抽采时间的增加,生产速率减幅越小;CO_(2)封存速率可以被分成3个阶段:初始迅速减小,中期几乎保持稳定,后期缓慢减小;CO_(2)未影响区域,煤层渗透率的变化规律是先略微减小然后不断增加,CO_(2)影响区域,煤层渗透率迅速下降;相同条件下,储层的CH;生产速率和CO_(2)封存速率与初始储层温度成反比,与初始储层渗透率和初始储层压力成正比。 展开更多
关键词 co_(2)-ecbm 煤储层参数 多物理场耦合 渗透率 co_(2)封存
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不同CO_(2)注入温度置换驱替CH_(4)特性试验研究 被引量:5
10
作者 白刚 姜延航 +2 位作者 周西华 兰安畅 王继仁 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期167-174,共8页
注气温度是煤层注气促抽瓦斯的关键技术参数,为研究CO_(2)注入温度对CH_(4)驱替量的影响规律,采用自主研发的CO_(2)置换驱替CH_(4)试验系统,开展CO_(2)注入温度为40、50和60℃的置换驱替CH_(4)试验,研究CO_(2)置换驱替CH_(4)过程中煤层... 注气温度是煤层注气促抽瓦斯的关键技术参数,为研究CO_(2)注入温度对CH_(4)驱替量的影响规律,采用自主研发的CO_(2)置换驱替CH_(4)试验系统,开展CO_(2)注入温度为40、50和60℃的置换驱替CH_(4)试验,研究CO_(2)置换驱替CH_(4)过程中煤层温度、气体浓度、驱替效率、CO_(2)封存量与CH_(4)解吸量等变化规律。结果表明:注气温度是影响CH_(4)解吸量与CO_(2)封存量的关键因素,提高注气温度可以能够驱替出更多的CH_(4)并储存更多的CO_(2);CO_(2)注入温度越高,CO_(2)突破时间越短,注气温度为40、50、60℃时CO_(2)的突破时间分别为107、73.8和57.5 min,出口CO_(2)体积分数达到99.99%所需时间越短,相同注气时间内解吸CH_(4)体积量和CO_(2)封存量越多;注气温度由40℃升至60℃时,煤层CH_(4)累计解吸量分别为6.43、6.57和6.71 cm^(3)/g,CH_(4)产出率提高了2.1%~4.3%,煤层累计封存CO_(2)解吸量分别为17.39、17.99和17.41 cm^(3)/g;注气驱替CH_(4)过程中煤层吸附CO_(2)起占主要地位,随着注气时间的增加,煤层温度升高,可分为缓慢升温、急剧升温和缓慢降温阶段,且缓慢升温阶段随着CO_(2)注入温度升高而明显“滞后”,表现为“逐渐驱替”效应,煤层温度最高变化量分别为10.5、11.4和11.3℃;运移速率随CO_(2)注入温度的升高而增大,分别为0.00653、0.00781和0.00886 cm/s,运移速率提高了19.6%~35.7%;相同注气温度下,驱替效率随注气时间增加逐渐增大,且注气温度越高,相同注气时间内驱替效果越明显,试验结束时的驱替效率分别为88.49%、90.93%和91.7%,驱替效率可提高2.44%~3.21%。 展开更多
关键词 co_(2)-ecbm 注气温度 突破时间 驱替效率 运移速率
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基于核磁共振的煤岩注CO_(2)吸附置换CH4试验研究 被引量:1
11
作者 郑司建 桑树勋 +2 位作者 姚艳斌 刘大锰 刘世奇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期3738-3745,共8页
注CO_(2)强化煤层气开采(CO_(2)-ECBM)过程的实质是吸附态甲烷在CO_(2)-CH_(4)竞争吸附作用下相变为游离态的过程,研究煤岩注CO_(2)吸附置换甲烷的动态化相变过程对于理解CO_(2)-ECBM微观作用机理和现场工程实施具有重要的理论意义和工... 注CO_(2)强化煤层气开采(CO_(2)-ECBM)过程的实质是吸附态甲烷在CO_(2)-CH_(4)竞争吸附作用下相变为游离态的过程,研究煤岩注CO_(2)吸附置换甲烷的动态化相变过程对于理解CO_(2)-ECBM微观作用机理和现场工程实施具有重要的理论意义和工程价值。基于低场核磁共振技术开展一系列不同压力状态下游离态甲烷实验,首先建立游离态甲烷核磁共振标定系数;随后选取准噶尔盆地南缘长焰煤和沁水盆地无烟煤,基于自主研发搭建的低场核磁共振CO_(2)置换CH_(4)装置开展不同注入压力、不同温度约束条件下CO_(2)吸附置换CH_(4)核磁共振实验,建立吸附态甲烷核磁共振标定系数,并定量评价不同煤阶煤样CO_(2)注入压力及实验温度对置换甲烷微观作用机理。结果表明:煤岩甲烷吸附核磁共振T_(2)弛豫谱呈三峰分布,从左至右分别代表了吸附态甲烷(P1峰)、颗粒间游离态甲烷(P2峰)和自由空间游离态甲烷核磁共振响应(P3峰);随着CO_(2)注入气体压力的增大,煤岩吸附态甲烷核磁共振信号幅度明显减小;而随着CO_(2)置换甲烷实验温度的增加,游离态甲烷核磁共振信号幅度(P2和P3峰)呈下降趋势。煤岩注CO_(2)吸附置换CH_(4)过程中,最大甲烷吸附量随CO_(2)注入气体压力的变化呈明显两阶段分布特征:低压阶段,最大甲烷吸附量随CO_(2)压力明显下降;高压阶段最大甲烷吸附量的变化趋于平缓;同时,煤储层温度的升高会降低煤样CO_(2)置换甲烷的能力。 展开更多
关键词 煤层气 核磁共振 co_(2)-ecbm 甲烷吸附能力 co_(2)地质封存
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Numerical simulation of enhancing coalbed methane recovery by injecting CO_2 with heat injection 被引量:11
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作者 Hui-Huang Fang Shu-Xun Sang Shi-Qi Liu 《Petroleum Science》 SCIE CAS CSCD 2019年第1期32-43,共12页
The technology used to enhance coalbed methane(CBM) recovery by injecting CO_2(CO_2-ECBM) with heat, combining heat injection with CO_2 injection, is still in its infancy; therefore, theoretical studies of this CO_2-E... The technology used to enhance coalbed methane(CBM) recovery by injecting CO_2(CO_2-ECBM) with heat, combining heat injection with CO_2 injection, is still in its infancy; therefore, theoretical studies of this CO_2-ECBM technology should be perused. First, the coupling equations of the di usion–adsorption–seepage–heat transfer fields of gas are established. The displacement processes under di erent pressures and temperatures are simulated by COMSOL. Finally, the displacement effects, a comparison of the CO_2 storage capacity with the CH_4 output and the e ective influencing radius of CO_2 injection are analyzed and discussed. The results show that(1) the displacement pressure and temperature are two key factors influencing the CH_4 output and the CO_2 storage capacity, and the increase in the CO_2 storage capacity is more sensitive to temperature and pressure than the CH_4 output.(2) The gas flow direction is from the injection hole to the discharge hole during the displacement process, and the regions with high velocity are concentrated at the injection hole and the discharge hole.(3) A reduction in the CH_4 concentration and an increase in the CO_2 concentration are obvious during the displacement process.(4) The e ective influencing radius of injecting CO_2 with heat increases with the increase in time and pressure. The relationship between the e ective influencing radius and the injection time of CO_2 has a power exponential function, and there is a linear relationship between the functional coe cient and the injection pressure of CO_2. This numerical simulation study on enhancing CBM recovery by injecting CO_2 with heat can further promote the implementation of CO_2-ECBM project in deep coal seams. 展开更多
关键词 co2-ecbm NUMERICAL simulation DISPLACEMENT effect coMSOL co2 storage capacity Effective influencing RADIUS
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Comparison of the Results in CO_2 Sequestration Field Experience and Laboratory Studies
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作者 Lijiang Duan,Shuheng Tang School of Energy Resources,China University of Geosciences(Beijing),Beijing 100083,China. 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期153-153,共1页
Sequestration of carbon dioxide(CO<sub>2</sub>) in deep, unminable coalseam is an innovative technology, because it can not only reduce greenhouse gas in the atmosphere,but also enhance coalbed methane r... Sequestration of carbon dioxide(CO<sub>2</sub>) in deep, unminable coalseam is an innovative technology, because it can not only reduce greenhouse gas in the atmosphere,but also enhance coalbed methane recovery(CO<sub>2</sub>-ECBM).Lots of research have been carried out on this topic in recent years.However,few of them were focused on the comparison of the 展开更多
关键词 co2 SEQUESTRATION ECBM FIELD EXPERIENCE LABORATORY study
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Direct Evidence of Coal Swelling and Shrinkage with Injecting CO_(2) and N_(2) Using in-situ Synchrotron X-ray Microtomography
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作者 Guanglei Zhang P.G.Ranjith Herbert E.Huppert 《Engineering》 SCIE EI CAS 2022年第11期88-95,共8页
Deep coal seams are one of the world’s most widespread deposits for carbon dioxide(C02)disposal and are generally located near large point sources of CO_(2)emissions.The injection of CO_(2)into coal seams has great p... Deep coal seams are one of the world’s most widespread deposits for carbon dioxide(C02)disposal and are generally located near large point sources of CO_(2)emissions.The injection of CO_(2)into coal seams has great potential to sequester CO_(2)while simultaneously enhancing coalbed methane(CO_(2)-ECBM)recovery.Pilot tests of CO_(2)-ECBM have been conducted in coal seams worldwide with favorable early results.However,one of the main technical barriers in coal seams needs to be resolved:Injecting CO_(2)reduces coal permeability and well injectivity.Here,using in situ synchrotron X-ray microtomography,we provide the first observational evidence that injecting nitrogen(N_(2))can reverse much of this lost permeability by reopening fractures that have closed due to coal swelling induced by CO_(2)adsorption.Our findings support the notion that injecting minimally treated flue gas-a mixture of mainly N_(2) and CO_(2)-is an attractive alternative for ECBM recovery instead of pure CO_(2)injection in deep coal seams.Firstly,flue gas produced by power plants could be directly injected after particulate removal,thus avoiding high CO_(2)-separation costs.Secondly,the presence of N_(2)makes it possible to maintain a sufficiently high level of coal permeability.These results suggest that flue-gas ECBM for deep coal seams may provide a promising path toward net-zero emissions from coal mines. 展开更多
关键词 CCS co_(2)-ecbm Carbon neutrality X-ray imaging coal permeability
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Effect of permeability and its horizontal anisotropy on enhanced coalbed methane recovery with CO_(2) storage:quantitative evaluation based on staged CH_(4) output inhibition
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作者 Ziliang WANG Shuxun SANG +2 位作者 Xiaozhi ZHOU Xudong LIU Shouren ZHANG 《Frontiers of Earth Science》 SCIE CSCD 2023年第3期856-866,共11页
The permeability and its horizontal anisotropy induce a critical influence on staged CH_(4) output inhibition process.However,a quantitative evaluation of this influence has been rarely reported in the literature.In t... The permeability and its horizontal anisotropy induce a critical influence on staged CH_(4) output inhibition process.However,a quantitative evaluation of this influence has been rarely reported in the literature.In this work,the impact of horizontal anisotropic permeability on CO_(2)-ECBM was numerically investigated.The variation in the staged CH_(4) output inhibition was analyzed.The ideal displacement profile of the CO_(2)-ECBM process was established for the first time.Moreover,the variation in CH_(4) output of different wellbores was discussed.The results showed that 1)low-permeable or weak-anisotropic reservoirs were not conducive to enhanced CH_(4) recovery owing to long inhibition time(>1091 days)and high inhibition level(>36.9%).As permeability and anisotropy increased,due to the accelerated seepage of free water,the hysteresis time and inhibition time could decrease to as short as 5 days and 87 days,respectively,and the inhibition level could weaken to as low as 5.00%.Additionally,the CH_(4) output and CO_(2) injection could increase significantly.2)Nevertheless,high permeability and strong anisotropy easily induced CO_(2) breakthrough,resulting in lower CH_(4) production,CO_(2) injection and CO_(2) storage than expected.While maintaining high efficiency of CO_(2) storage(>99%),upregulating CO_(2) breakthrough concentration from 10%to 20%might ease the unfavorable trend.3)Along the direction of fluid flow,the ideal displacement profile consisted of CO_(2) enriched bank,CO_(2) and CH_(4) mixed bank,CH_(4) enriched bank,and water enriched bank,whereas a remarkable gap in the displacement profiles of the dominant and non-dominant seepage directions was observed.4)The potential of CH_(4) output might vary greatly among different wellbores.The producers along the dominant seepage direction held more potential for CH_(4) recovery in the short-term,while those along the non-dominant seepage direction avoided becoming invalid only if a long-time injection measure was taken for the injectors.These findings pave the way to understand fluid seepage in real complex reservoirs during CO_(2)-ECBM and conduct further field projects. 展开更多
关键词 co_(2)-ecbm PERMEABILITY ANISOTROPY the staged CH_(4)output inhibition displacement profile
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3D reconstruction of coal pore network and its application in CO_(2)-ECBM process simulation at laboratory scale 被引量:2
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作者 Huihuang FANG Hongjie XU +3 位作者 Shuxun SANG Shiqi Liu Shuailiang SONG Huihu LIU 《Frontiers of Earth Science》 SCIE CSCD 2022年第2期523-539,共17页
Three-dimensional(3D)reconstruction of the equivalent pore network model(PNM)using X-ray computed tomography(CT)data are of significance for studying the CO_(2)-enhanced coalbed methane recovery(CO_(2)-ECBM).The docki... Three-dimensional(3D)reconstruction of the equivalent pore network model(PNM)using X-ray computed tomography(CT)data are of significance for studying the CO_(2)-enhanced coalbed methane recovery(CO_(2)-ECBM).The docking among X-ray CT technology,MATLAB,with COMSOL software not only can realize the 3D reconstruction of PNM,but also the CO_(2)-ECBM process simulation.The results show that the Median filtering algorithm enabled the de-noising of the original 2D CT slices,the image segmentation of all slices was realized based on the selected threshold,and the PNM can be constructed based on the Maximum Sphere algorithm.The mathematical model of CO_(2)-ECBM process fully coupled the expanded Langmuir equation.At the same time for CO_(2)injection,CH_(4)pressure tends to decrease with the increase of CO_(2)pressure,but its difference is not obvious.The CH_(4)pressure in the slice center changed a lot,while at the edge it changed a little under different CO_(2)pressures.The injected CO_(2)was transported to matrix along the macro and micro-fractures with continuous flow.The injected CO_(2)first replaced the adsorbed CH_(4)by covering the inner surface of macro-pores and meso-pores to form the single molecular layer adsorption of CO_(2).Then they migrated to micro-pores by Fick’s diffusion,sliding flow,and surface diffusion.Furthermore,the CO_(2)replaced CH_(4)adsorbed by volumetric filling in micro-pores,and formed the multi-molecular layer adsorption of CO_(2).The gas pressure and migration path between CO_(2)and CH_(4)are opposite.This study can provide a theoretical basis for studying digital rock physics technology and enrich the development of CO_(2)-ECBM technology. 展开更多
关键词 co_(2)-ecbm 3D reconstruction numerical simulation X-ray CT coMSOL Qinshui Basin
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煤层气开发技术现状及发展趋势 被引量:20
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作者 张华珍 王利鹏 刘嘉 《石油科技论坛》 2013年第5期17-21,27,共6页
基于国内外煤层气开发技术资料的研究,全面介绍了钻井、压裂增产、排水采气及提高采收率等煤层气开发主体技术及配套技术的发展现状;并根据各种技术的特点和实际应用效果,分析指出了煤层气开发技术的应用潜力和发展方向;针对我国煤层气... 基于国内外煤层气开发技术资料的研究,全面介绍了钻井、压裂增产、排水采气及提高采收率等煤层气开发主体技术及配套技术的发展现状;并根据各种技术的特点和实际应用效果,分析指出了煤层气开发技术的应用潜力和发展方向;针对我国煤层气的地质条件,提出了应积极引进和研发多分支水平井技术、连续油管压裂技术,进一步完善钻井液、压裂液及完井液等配套技术的意见和建议,以为我国煤层气开发技术的引进和创新发展提供参考。 展开更多
关键词 煤层气 开发 钻井 压裂 排水采气 采收率 co_2-ecbm 发展趋势
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深部煤层CO_(2)注入煤岩力学响应特征及机理研究进展 被引量:9
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作者 桑树勋 牛庆合 +1 位作者 曹丽文 王伟 《地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1849-1864,共16页
为揭示CO_(2)注入煤岩力学响应特征及机理,回顾了CO_(2)注入煤岩力学性质影响因素、CO_(2)注入对煤岩大分子-孔隙-裂隙结构改造作用和煤岩力学参数的统计模型、理论模型与智能预测模型.结果表明:CO_(2)注入煤岩力学性质受控于煤阶、CO_... 为揭示CO_(2)注入煤岩力学响应特征及机理,回顾了CO_(2)注入煤岩力学性质影响因素、CO_(2)注入对煤岩大分子-孔隙-裂隙结构改造作用和煤岩力学参数的统计模型、理论模型与智能预测模型.结果表明:CO_(2)注入煤岩力学性质受控于煤阶、CO_(2)压力、水分、围压和时间等因素,CO_(2)注入压力的增高、水的加入及时间的延长均会进一步降低煤岩力学性质,而围压对CO_(2)注入力学性能弱化具有一定改善作用.CO_(2)水溶液通过溶胀作用、萃取作用和塑化作用促使煤岩大分子结构重组,通过微晶结构改变、化学溶蚀和非均匀变形改造煤岩孔隙结构,通过化学溶蚀、膨胀应力和化学-应力耦合作用诱发煤岩结构损伤,均不同程度引起煤岩力学性能弱化.在CO_(2)注入煤岩力学参数预测模型中,类Langmuir模型、广延指数模型和修正的粘聚力模型具有明确的物理意义,而智能预测模型具有更高的预测精度,预测准确度可达99%以上.本次研究为科学评价CO_(2)-ECBM安全性和促进深部煤层CO_(2)高效注入奠定了理论基础. 展开更多
关键词 co_(2)-ecbm 力学性质 弱化机理 多尺度结构 预测模型 油气地质
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无烟煤中甲烷和二氧化碳混合气吸附运移规律 被引量:9
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作者 张松航 张守仁 +2 位作者 唐书恒 信迪 刘冰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期544-555,共12页
煤中CH_(4)和CO_(2)的运移和竞争吸附,是煤中CO_(2)封存和提高煤层气采收率(CO_(2)-ECBM)项目注入优化设计、注入驱替效果评价的重要依据。针对沁水盆地南部3个高阶煤样品开展了煤岩煤质、孔隙结构测试(低温液氮和二氧化碳吸附实验)和... 煤中CH_(4)和CO_(2)的运移和竞争吸附,是煤中CO_(2)封存和提高煤层气采收率(CO_(2)-ECBM)项目注入优化设计、注入驱替效果评价的重要依据。针对沁水盆地南部3个高阶煤样品开展了煤岩煤质、孔隙结构测试(低温液氮和二氧化碳吸附实验)和纯甲烷、二氧化碳及其混合气(体积分数75%CH_(4)+25%CO_(2),50%CH_(4)+50%CO_(2),25%CH_(4)+75%CO_(2))吸附试验。基于混合气吸附相密度计算,分析了煤中混合气吸附的绝对吸附量和气体分离因子随压力的变化规律;同时采用双孔隙扩散模型计算了吸附实验中每个压力段气体的等效扩散系数和大孔扩散占比;最后研究了煤岩煤质和孔隙结构对煤中CH_(4),CO_(2)吸附运移和竞争吸附作用的影响。结果表明:①煤中超微孔比表面积较低温氮比表面积高1~2个数量级,是煤岩吸附的主要场所;②高阶煤气体吸附分离因子(S(CO_(2)-CH_(4)))随平衡压力和气体体积分数于3~20变化,一般随压力的升高而下降,与煤中微、小孔发育正相关;③双孔扩散模型可以较好的描述混合气体的扩散过程,总体上受基质膨胀效应影响煤样的大孔等效扩散率随压力升高呈幂函数降低,且在相同压力下,大孔等效扩散率随CO_(2)体积分数增加而增高。煤样的小孔等效扩散率与气体体积分数和压力关系不明显,大孔扩散占比随压力升高呈“V”型变化。项目成果有助于深入理解CH_(4)和CO_(2)的吸附解吸过程。 展开更多
关键词 无烟煤 co_(2)-ecbm 竞争吸附 混合气扩散 沁水盆地
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注二氧化碳强化煤层气开采研究进展 被引量:4
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作者 撒占友 吴静波 +4 位作者 陆卫东 杨永亮 张鑫 卢守青 刘杰 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第10期32-43,共12页
为给二氧化碳驱替煤层气研究提供综合性参考,探究了不同影响因素对煤吸附能力的影响,分析了气体在煤层内运移及吸附原理,以及不同吸附模型间的区别与联系;介绍了不同国家注CO_(2)强化煤层气开采(CO_(2)-Enhanced Coalbed Methane Recove... 为给二氧化碳驱替煤层气研究提供综合性参考,探究了不同影响因素对煤吸附能力的影响,分析了气体在煤层内运移及吸附原理,以及不同吸附模型间的区别与联系;介绍了不同国家注CO_(2)强化煤层气开采(CO_(2)-Enhanced Coalbed Methane Recovery,CO_(2)-ECBM)的先导性试验及应用;利用VOSviewer软件及CNKI自有计量可视化分析功能,分析了CNKI和Web of Science数据库中与“CO_(2)-ECBM”相关文献的发表年度趋向及关键词时间趋向,并对CO_(2)-ECBM存在的问题进行了探讨。结果表明:煤级与孔隙结构、温度与压力、水分含量等因素能通过不同形式影响煤吸附能力;气体在煤层中运移是吸附/解吸-扩散-渗流组成的复杂系统;在研究煤吸附气体时应考虑不同情况采用最佳吸附模型;基于VOSviewer分析,CO_(2)-ECBM研究在我国是热点话题,研究方向由宏观的地质封存评价逐渐转向从煤的孔隙结构、组成成分等微观或分子层面揭示煤封存和驱替气体机理,以及CO_(2)-ECBM的多场耦合模拟研究。 展开更多
关键词 煤层气开采 co_(2)-ecbm 采收率 吸附模型 VOSviewer
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