热力开采低渗透煤层煤层气机理的研究

煤层气是赋存于煤层中的天然气，是重要的洁净能源和优质的化工原料。我国煤层气储量丰富，但我国煤层绝大多数为低渗透煤层，井下瓦斯抽放困难，抽放率很低。本项目采取现场考察、实验研究、理论分析、数值模拟和现场应用相结合的综合性研究方法。通过电加热和微波加热两种方式提高煤层内部温度，研究不同围压、轴压、孔隙压力下，煤与煤层气受电加热、微波加热后力学参数和渗透特性变化规律，揭示电加热和微波加热煤层提高低渗透煤层中煤层气采出速率的机理，并通过分析热对煤和煤层气的相变作用，建立起将煤层视为双重介质模型的热力开采低渗透煤层气藏的理论和数学模型；编制数值模拟软件分别对电和微波加热煤层气开采过程进行数值模拟研究，在了解不同方式下热力开采煤层气的技术原理，确定热力开采低渗透煤层煤层气的工艺参数，为解决低渗透率瓦斯煤层抽放的技术难题提供理论指导和技术支撑。

煤层气是重要的洁净能源和优质的化工原料，但我国煤层绝大多数为低渗透煤层，如何提高低渗透煤层渗透率是煤层气商业化开采面临的难题。项目通过实验室实验、实验分析、理论分析和数值模拟等手段，对热力开采低渗透煤层煤层气的机理进行研究，揭示电加热和微波加热煤层提高低渗透煤层中煤层气采出速率的机理。项目主要研究成果如下：自制了电加热和微波加热解吸渗透装置，进行了不同围压、轴压、孔隙压力下，煤与煤层气受电加热、微波加热后力学参数和渗透特性实验。实验证明，电加热和微波加热有利于煤层气渗流量的增加，微波加热效果更佳；得到了热对煤的相变作用和介电常数特征；建立起将煤层视为双重介质模型的热力开采低渗透煤层气藏的理论和数学模型，利用有限元数值模拟软件分别对电和微波加热煤层气开采过程进行数值模拟研究；在单井热力开采煤层气基础上，研究多井开采煤层气条件下，井间干扰多煤层气渗流规律的影响；编制了微波加热开采煤层气藏的程序软件；提出含瓦斯煤的逾渗转变过程；这些成果的取得为解决低渗透率煤层煤层气抽放的技术难题提供基础理论支持。