钻井液动态污染条件下煤层气等温吸附/解吸机理研究

The depth of understanding coalbed methane isothermal adsorption/desorption directly affects the level of CBM exploration and restricts its industrialization, which attracts lots of research institutes all over the world to focus on. Because of having no breakthrough in it, the research developed a modern experimental apparatus, based on coalbed characterustics under formation condition and could be simulate dynamical drilling fluid pollution, for detecting the isothermal adsorption/desorption curves of CBM, and then establish its experimental approaches and standards; the results obtained from laboratory findings would help us to fully understand the mechanism of isothermal adsorption/desorption and its influential factors, to establish the link among drilling fluid, permeability and isothermal adsorption/ desorption, and to improve the original adsorption/ desorption model that has not been fit for actual situation. All those can be used to evaluate reservoir, characterize reservoir qualities, estimate ultimate resource of CBM and ultimate recovery, and conduct to make development program. Therefore, carrying out further study on CBM isothermal adsorption/desorption has profound significance in solving technical obstacles of CBM exploition, promoting its large-scale development, and has instructive significance and utility for both academic researches and production practices.

对煤层气等温吸附/解吸机理认识的深度直接影响煤层气的勘探开发水平，制约煤层气产业化的发展进程。针对近年来我国在煤层气等温吸附/解吸机理研究方面未取得深一步进展，本研究立足于真实地层条件下的煤层特性和钻井液动态污染，研制出新型煤层气等温吸附/解吸曲线实验仪，并制订其实验方法和评价标准；根据实验系统地研究了不同煤样在不同地层温度、压力和钻井液动态污染条件下的煤层气等温吸附/解吸机理及其影响因素，建立了钻井液-渗透性-等温吸附/解吸特征之间的联系，并对原有的煤层气等温吸附/解吸模型进行了完善。深入开展煤层气等温吸附/解吸机理研究，可用于准确地评价储层、描述储层特征、估算煤层气可采资源、预测煤层气资源的最终采收率以及指导煤层气资源勘探开发方案的制定。因此本项目研究不但具有重大的学术意义，还可解决我国煤层气在勘探开发过程中遇到地一些技术障碍，为我国煤层气的实际生产带来重大应用价值。

对煤层气等温吸附/解吸机理认识的深度直接影响煤层气的勘探开发水平，制约煤层气产业化的发展进程。现有的煤层气藏吸附／解吸理论已广泛应用于煤层气开发的实践中；但也有不足之处。本项目系统地研究了储层温度和压力、钻井液和压裂液等工作流体动态污染条件下煤层气的等温吸附/解吸机理及其影响因素，建立钻井液-渗透性-等温吸附/解吸之间的联系，并完善了原有的吸附/解吸模型。研究成果对于指导我国煤层气资源勘探开发，促进我国煤层气产业规模化发展，对我国学者在此领域继续深入研究提供了重要的借鉴意义。.在项目研究前期与研究过程中，发表了与项目相关的学术论文5篇，受邀参加了2016年纳米地球科学国际学术会议，并作大会报告，在《Journal of Nanoscience and Nanotechnology》待发表论文1篇；申请了国家专利11项，有9项获得了专利授权，其中获得授权发明专利5项，获得授权实用新型专利4项；申请获得了国家软件著作权1项；获得了国家能源局行业标准1项。.项目的主要研究成果有：1、研制出了新型的煤层气等温吸附/解吸实验装置，该装置可模拟储层的温度和压力，实现钻井液等工作液的动态污染条件，可测定单一气体和混合气体的等温吸附/解吸曲线，为煤层气等温吸附/解吸机理的研究提供技术支持；2、开展了大量的煤层气等温吸附/解吸实验，测定了不同条件下，不同气体在不同煤样中的等温吸附/解吸曲线；3、分析了现场所用钻井液、压裂液等工作液的综合性能；4、在此基础上，优选或研发了钻井液体系和滑溜水压裂液体系中的添加剂，最终研制出适用于山西沁水盆地煤层气开发的新型低伤害钻井液体系和滑溜水压裂液体系。.本项目借助自行研制的新型的煤层气等温吸附/解吸实验装置，对煤层气等温吸附/解吸机理进行了比较系统地研究，充分考虑了煤储层的实际含水环境、钻井液等工作液动态污染、粒度、煤阶等因素，对现有的煤层气等温吸附/解吸的模型进行优化。研制出新型低伤害钻井液体系和滑溜水压裂液体系。研究成果对推动我国煤层气开发产业的发展，为其它非常规能源的勘探开发，也为专家学者的更加深入研究提供一定的借鉴意义。