变温变压对LI吸附-流动方程的影响

LI吸附-流动方程可准确地度量压力和温度对煤的吸附能力的影响。在恒压条件下,LI吸附-流动方程求温度偏导(V/T)_p小于零,即温度变化对煤的吸附能力起着明显影响,随着温度的增减可使煤的吸附能力降低或增高。在恒温条件下,LI吸附-流动方程求压力偏导(V/p)_T大于零,即压力变化对煤的吸附能力同样也起着影响,随着吸附压力的增减可使煤的吸附能力增加或降低。将LI吸附-流动方程进行全微分,即变温变压的综合作用下导致吸附温度、吸附压力对煤的吸附能力的共同影响。最后采用了煤在温度和压力综合影响下的吸附性能及气含量预测数据进行验证。

LI吸附-流动方程对二元混合气体在煤储层温度与压力影响下吸附的表征

用LI吸附-流动方程对唐书恒教授"二元混合气体等温吸附实验结果与扩展Langmuir方程预测值的比较"中的数据重新进行计算,定义了总物料衡算和甲烷物料衡算,根据等温条件下纯气体和二元混合气体的吸附实验数据计算的理论总吸附量与实测总吸附量较为吻合,相对误差绝对值在2.48%~12.15%之间,二元混合气体(甲烷与氮气)在吸附相中甲烷的摩尔分数xA在测定压力范围内变化量很小,并与混合气体进入吸附釜中甲烷的摩尔分数x_M很接近。

Freundlich等温吸附方程中参数β在LI吸附-流动曲面方程的应用

用LI吸附-流动曲面方程可以定量衡量温度和压力对煤层气在煤层中的吸附和流动的共同影响。LI吸附-流动方程形式简单,计算方便,并可将结果作成三维视图。Freundlich等温吸附方程处理吸附数据,每个测试温度就会有一个参数β。而LI吸附-流动方程是用于回归所有测定温度、压力和被测吸附介质的性能对煤层气吸附的影响。所以一个煤样,只有一个参数β。对于本文所选择的数据,同样以Langmuir方程计算的吸附"兰氏计算值"为基准,吸附"李氏计算值"的相对误差是相当于吸附"弗氏计算值"的相对误差。

LI吸附-流动方程对变温变压下煤层气吸附-解吸的表征

用LI吸附-流动方程对马东民等发表在2012年英文版《煤炭学报》的文章中的吸附-解吸数据进行了计算与回归分析,分别得到了LI吸附-解吸方程的4个常量A、B、Δ和β,计算了变温变压下煤层气吸附-解吸量并用三维视图表征。通过对马东民吸附-解吸数据的处理,证实了理论计算临界解吸压力与实际排采压力不一致,即实际产气压力比计算的理论值高或实际产气压力比计算的理论值低。为定量描述这一现象,定义了一个特殊的比值,吸附量与解吸量之比,该值小于1,气井的操作处于过饱和区;该值大于1,气井的操作处于欠饱和区。

基于LI吸附-流动方程对页岩变温变压吸附的表征

LI吸附-流动方程可以用做定量衡量温度和压力对页岩(煤岩)吸附的影响,并且形式简单,计算方便,还可将结果制成温度-压力-吸附量三维视图。用LI吸附-流动方程对赵天逸等测定的页岩以及煤岩在变温变压条件下的吸附数据和杨峰等测定的页岩在变温变压下的吸附数据进行了分析,分析结果显示:随着吸附温度的增加,页岩的吸附能力随之降低,随着吸附压力的增加,页岩的吸附能力随之增加;当在相同压力或相同温度条件下变化时,不同试样的吸附变化量不同;在同一温度和压力下,煤岩的吸附量要远大于页岩的吸附量。同时,还可用LI吸附-流动方程处理页岩气吸附实验数据造成的相对平均误差。

LI吸附-流动方程在等温条件下的应用

原本包含温度、压力和吸附介质性能为自变量的LI吸附-流动方程可以变形处理在等温条件下压力对吸附的影响。根据杨峰等的四川盆地下古生界下寒武统牛蹄塘组黑色页岩的页岩气吸附实验数据,产生"兰氏计算值"、"弗氏计算值"、和"李氏计算值"。对于本文所选择的数据,都以"兰氏计算值"为基准,以"弗氏计算值"产生的相对平均误差大于"李氏计算值"产生的相对平均误差。将这三种计算值画在同一图中,相对平均误差小的"李氏计算值"与基准线"兰氏计算值"更为重合。

气井全煤层吸附曲线的绘制

考虑到测量煤层等温吸附曲线所伴生的煤储层含气量测量误差以及储层混合排采的影响,提出"气井全煤层吸附曲线"的计算、绘制方法,即根据煤层的镜质组最大反射率计算LI吸附流动方程中的相应参数,根据煤层的埋深确定储层温度和煤层吸附压力上限,计算低于吸附压力上限时各煤层在不同压力下的吸附量,将所有煤层在相同压力下的吸附量加和得气井全煤层吸附曲线。

变温变压下煤吸附实测值与理论值的误差分析

用文献中的兰氏体积和兰氏方程参数计算出在实测温度和实测压力下的吸附体积作为"兰氏计算值";用LI吸附-流动方程回归处理实测值,得LI氏吸附特定参数。用LI氏吸附特定参数计算出在实测温度和实测压力下的吸附体积作为"李氏计算值"。分别计算"兰氏计算值"与"实测值"之间的平均相对误差δ_1和"李氏计算值"与"实测值"之间的平均相对误差δ_2。比较结果显示用LI吸附-流动方程能更简单精确地描述变温变压下煤吸附实验,因为δ_2<δ1。

无烟煤变温变压吸附实验数据的数学分析

煤炭科学研究总院西安研究院报道的无烟煤变温变压吸附实验有测试点少(12点)、涉及温度(18~72℃)及压力(1~19MPa)范围宽、更符合煤层气排采的实际情况的优点可以在煤层气或页岩气吸附-解吸研究中应用。LI吸附-流动方程既可以处理变温变压吸附实验数据,也可以处理系列等温吸附实验数据,并可以将处理结果可视化。LI吸附-流动方程的偏导数、偏微分和全微分可以解释并计算变温变压吸附实验现象和吸附量极大值。

煤等温吸附兰氏常数实测值与计算值的比较研究

用数学模型法(半理论半经验法)提出求煤等温吸附兰氏常数计算值的方法。以宁夏吴忠韦一矿地质勘探报告中所列的23个煤等温吸附常数实测值与计算值进行比较,计算的煤储层的吸附特征(兰氏体积与兰氏压力)与实测值吻合度很好。对于Langmuir体积而言,实测值与计算值的误差是0%~43%,平均误差为12.7%。

煤在压力和温度共同影响下的吸附曲面表征

用LI吸附-流动方程定量表征煤在压力和温度共同影响下的吸附曲面,并用张天军等发表在《煤炭学报》上＂温度对煤吸附性能的影响＂文章中的兰氏体积和兰氏方程参数加以验证;用文献中的兰氏体积和兰氏方程参数计算出在不同实测温度（20℃~50℃）和不同压力下的吸附体积的＂兰氏计算值＂作为基准,与根据LI吸附-流动方程计算出的吸附体积作为＂李氏计算值＂进行比较,计算两者之间的平均相对误差。比较结果显示：在所有考虑温度（20℃~50℃）和压力下,＂李氏计算值＂与＂兰氏计算值＂吻合很好。根据LI吸附-流动方程做出的三维视图直观地表征了温度和压力对煤层气吸附量的影响。

变温变压条件下不同深度煤层气吸附行为研究

LI吸附-流动方程能定量地计算温度、压力和煤层的性能等吸附条件对煤层气在煤表面的吸附和孔内流动时的综合影响,并可用于处理多个煤样在30℃~100℃、0.1 MPa^32 MPa的吸附数据。根据相对平均误差的大小建议将煤层埋深以及相对应的温度压力分成浅部、中部和深部。随着温度、压力和埋深的增加,即从浅部往深部变化,对于所讨论的煤样Δ值有高值,吸附量系数B相应有低值,而Freundlich吸附等温线方程中的常数β却相应减少。

煤层瓦斯含量实测值与计算值的比较研究

通过已知挥发分-镜质组最大反射率-吸附特性的相互函数关系,用数学模型(半理论半经验)提出计算煤层瓦斯含量理论值的方法,以期对预防瓦斯灾害、保护环境和利用资源提供参考,并以宁夏吴忠韦一矿地质勘探报告中所列的76组煤层瓦斯含量实测值与计算值进行比较。所计算的煤储层瓦斯含量比实测值高,但对煤层瓦斯含量的定性讨论给出一些量化佐证。