煤层气等压吸附实验研究
Advances in Geosciences地球科学前沿, 2018, 8(1), 19-31
Published Online February 2018 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/0a5633359.html,/journal/ag
https://https://www.wendangku.net/doc/0a5633359.html,/10.12677/ag.2018.81003
Experimental Research on Isobaric
Adsorption of CBM
Dongmin Ma1,2, Tian Mu1, Nan Dai1, Qian Li1, Hailong Xiangli3, Fu Yang2, Qingqing Li1,
Qian He1, Chenyang Zhang1
1Xi’an University of Science and Technology, Xi’an Shaanxi
2Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization, Ministry of Land and Resources, Xi’an Shaanxi
3Dafosi Mineral Company, Binxian Shaanxi
Received: Jan. 19th, 2018; accepted: Feb. 3rd, 2018; published: Feb. 23rd, 2018
Abstract
To determine the influence of temperature on the adsorption capacity of coalbed methane, sam-ples are collected from the long flame coal in Coal Seam 4 at Dafosi Coal Mine in Binchang, coking coal in Coal Seam 11 at Shanggaozhai exploration area in Jiaxian and anthracite in coal seam 3 at east wing of Sihe Coal Mine in Jincheng. They are prepared as the air-dry basis and equilibrium water samples to make isothermal adsorption and desorption experiments at 25?C, 30?C, 35?C, 40?C and 45?C. The results showed that the adsorption capacity of air-dry basis was larger than that of equilibrium water samples at the same temperature. Through fitting and analyzing the ex-perimental data, it is found that there was a linear relationship between the temperature and the adsorption capacity of isobaric points in the process of adsorption and desorption. The results could be supplied to predict CBM content in deep and determine the isobaric surface-collecting radius of production wells.
Keywords
CBM (Coalbed Methane), Temperature, Adsorption Capacity, Isobaric Adsorption
煤层气等压吸附实验研究
马东民1,2，慕甜1，戴楠1，李倩1，相里海龙3，杨甫2，李庆庆1，何倩1，张晨阳1
1西安科技大学，陕西西安
2国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室，陕西西安
3大佛寺矿业公司，陕西彬县
收稿日期：2018年1月19日；录用日期：2018年2月3日；发布日期：2018年2月23日
马东民 等
摘
要
为厘定温度对煤层气吸附量的影响关系，采集彬长大佛寺煤矿4#长焰煤、佳县上高寨勘查区11#焦煤及晋城寺河煤矿东翼3#无烟煤，制备成空气干燥基样和平衡水样，分别进行25℃、30℃、35℃、40℃、45℃五个温度点的等温吸附/解吸实验。结果表明，同一温度点下，空气干燥基的吸附量基本大于平衡水样的吸附量；对实验数据进行拟合分析，发现吸附过程与解吸过程中，等压点的温度与吸附量呈线性关系。研究结果可应用于深部煤层气含气量预测、排采井等压面–采收半径的判定。
关键词
煤层气，温度，吸附量，等压吸附
Copyright ? 2018 by authors and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/0a5633359.html,/licenses/by/4.0/
1. 引言
彬长与淮南正常产气的煤层气井，井底温度监测发现一些特征变化；同时，排采分析发现，排水与产气对煤储层渗透系数、压降半径、含气量等参数的反演显示出不确定性。分析认为，降压解吸热使煤储层局部温度降低，不规则压裂缝中流体导热差异，导致井底温度变化。进行排水与产气耦合分析，必须考虑煤储层温度降低对解吸作用的抑制，即温度对吸附量的影响–等压吸附特征。
对吸附等压特征的研究，《物理化学》[1]简单图示为二次函数；辜敏、鲜学福[2] 2006年进行过煤的变压吸附实验研究，吴家全、周理[3] 2006年对活性炭储存甲烷进行过研究，钟玲文、郑玉柱[4]等2002年对温度与压力综合影响煤储层含气量进行预测，秦玉金、罗海珠[5] 2011年对地温梯度影响的深部煤储层含气量进行预测，唐书恒、韩德馨[6] 2002年进行多元气体吸附实验，傅雪海、李升[7] 2014年对排采中水的动态监测研究，但对温度对含气量的影响研究不多。由于等压变温实验条件较难控制，故本文设计不同温度点等温吸附实验，对所得实验结果分别在不同压力点的同一压力线上，取不同温度点的吸附量，从而进行等压吸附实验研究。
2. 研究思路
1) 实验样品涵盖不同变质程度的煤种。取彬长大佛寺4#长焰煤(CY)、佳县上高寨11#焦煤(JM)、寺河3#无烟煤(WY3)为代表；
2) 进行25℃、30℃、35℃、40℃、45℃五个温度点的吸附解吸实验，绘制等温吸附/解吸线，进行实验数据拟合获取数学式[8]；
3) 在不同压力点垂交横轴上，计算各压力点位置的吸附量，绘制温度–吸附量关系曲线； 4) 对温度–吸附量曲线进行不同函数拟合，取拟合度高的数学式表征温度–吸附量关系。
3. 等温吸附解吸实验与结果
3.1. 样品加工与实验仪器
煤样采自彬长矿区大佛寺煤矿4#煤40112采煤工作面、上高寨11#煤钻孔和晋城寺河煤矿3#煤东盘
Open Access
马东民 等
区。采集后包装运回实验室，除矸、破碎、筛分将原煤制成60~80目(0.25~0.18 mm)的空干基煤样。参照ASTM (American Society for Testing Material)标准制成平衡水煤样。
在25℃，30℃，35℃，40℃，45℃(分析计算换算为绝对温度，K)五个实验温度点，按照国家标准《煤的高压容量法等温吸附实验方法》，使用AST-2000型大样量煤层气吸附/解吸仿真实验仪进行实验，实验仪器及原理图见图1，图2。
3.2. 实验样品表征
1) 物质组成：工业分析(表1)挥发分含量与煤岩分析(表2) R o 值表明，实验样品初步代表了低–中–高煤变质序列。
2) 孔隙结构
利用扫描电镜以及美国贝克曼库尔特公司生产的ASAP2020比表面和孔径分析仪对三个样品进行孔隙结构分析，结果见表3与图3。
3.3. 实验结果
进行空气干燥基样与平衡水分样品的等温吸附/解吸实验，结果如图4~9。
Figure 1. Experimental instrument diagram
图1. 实验仪器图
Figure 2. Experimental schematic diagram 图2. 实验原理图
马东民 等
Table 1. The proximate analysis of experimental samples 表1. 实验样品工业分析结果
煤样
工业分析
水分(M ad )/%
灰分(A d )/% 挥发分(V daf )/%
固定碳(FC ad )%
CY 4.65 15.74 32.95 46.66 JM 0.96 6.94 16.62 75.48 WY3
3.55
13.64
6.38
76.43
Table 2. Coal petrography analysis of experimental samples 表2. 实验样品煤岩组分分析结果
煤样 镜质组最大反射率R o /%
显微煤岩组分含量
镜质组/%
惰质组/% 壳质组/% 矿物质/% The analysis results of pore structure and specific surface area of experimental 实验样品孔隙结构与比表面积测试分析结果
0%
20%
40%
60%80%
100%
90.51
81.5195.347.47
3067.61
9.2517.584.6643.37
54
26.720.240.910.04
9.16165.67
马东民 等
Figure 4. Isothermal adsorption-desorption curves of air-dry basis of coal samples of CY
图4. CY 空干基煤样等温吸附/解吸曲线
Figure 5. Isothermal absorption-desorption curves of equi-librium water of coal samples of CY
图5. CY 平衡水煤样等温吸附/解吸曲线
Figure 6. Isothermal adsorption-desorption curves of air-dry basis of coal samples of JM
图6. JM 空干基煤样等温吸附/解吸曲线
吸附量/m 3·t -1
压力/MPa
吸附量/m 3·t -1
压力/MPa
吸附量/m 3·t -1
压力/MPa
马东民 等
Figure 7. Isothermal absorption-desorption curves of equi-librium water of coal samples of JM
图7. JM 平衡水煤样等温吸附/解吸曲线
Figure 8. Isothermal adsorption-desorption curves of air-dry basis of coal samples of WY3
图8. WY3空干基煤样等温吸附/解吸曲线
Figure 9. Isothermal absorption-desorption curves of equi-librium water of coal samples of WY3
图9. WY3平衡水煤样等温吸附/解吸曲线
吸附量/m 3·t -1
压力/MPa
吸附量/m 3·t -
1
压力/MPa
吸附量/m 3·t -1
压力/MPa
马东民 等
3.4. 实验结果数据拟合
煤层气的等温吸附运用Langmuir 方程[9] [10] [11] (1)式，煤层气的等温解吸运用解吸式(2)表征拟合度高[12]。数据拟合结果见表4。
1ads ab V p
bp
=
+ (1) 式中：V ads ——压力为p 时的煤层气吸附量，ml/g ；a ——煤样最大吸附量，ml/g ；b ——吸附、解吸速度与吸附热的综合参数。
1des abp
V c bp
=
++ (2) 式中：V des ——煤层气解吸到p 压力时煤层气的吸附量，ml/g ；a ——煤样最大吸附量，ml/g ；b ——吸附、解吸速度与吸附热的综合参数；c ——煤层气解吸到匮乏压力时的残余吸附量，ml/g 。
4. 等压吸附/解吸特征
利用数学拟合式，计算升压(吸附)与降压(解吸)过程0.5 MPa 、1.0 MPa 、2.0 MPa…8.0 MPa 九个压力点的吸附量，绘制温度–吸附量曲线，即等压吸附线。
4.1. 升压(吸附)过程各压力点的吸附特征
1) 在0.5 MPa 、1.0 MPa 、2.0 MPa…8.0 MPa 九个压力点作垂线，与等温吸附线相交，计算升压吸附过程的吸附量。计算结果见图10，图11，图12；
2) 对每个压力点下五个温度的吸附量进行多数学式关系拟合，发现温度–吸附量线性相关，均满足Q = aT + b 的一元函数关系(Q 为吸附量，T 为绝对温度)。九个压力点下的温度–吸附量线性拟合结果见表5。拟合度R 2最低为0.67；
3) 煤层气升压(吸附)过程，平衡水样温度–吸附量线性拟合度绝大多数大于0.99，个别低压点大于0.93；干燥基样温度–吸附量线性拟合度多数大于0.85，低压时线性拟合度最小0.67，同时拟合度稍低的情况仅出现在高煤阶、空干基的低压点处。
4.2. 降压(解吸)过程各压力点的吸附特征
1) 同4.1，在0.5 MPa 、1.0 MPa 、2.0 MPa…8.0 MPa 九个压力点作垂线，与等温解吸线相交，计算降压解吸过程的吸附量。计算结果见图13，图14，图15；
2) 对每个压力点下5个温度的吸附量进行多数学式关系拟合，发现温度–吸附量线性相关，均满足Q = aT + b 的一元函数关系(Q 为吸附量，T 为绝对温度)。9个压力点下的温度–吸附量线性拟合结果见表6。拟合度R 2最低为0.69；
3) 煤层气降压(解吸)过程，平衡水样温度–吸附量线性拟合度绝大多数大于0.99；干燥基样较温度–吸附量线性拟合度低。
4.3. 小结
1) 无论煤层气升压吸附过程或降压解吸过程，温度–吸附量显示高度的线性相关，即等压吸附线为直线；
2) 煤层气吸附解吸平衡系统，平衡水样品等压吸附较空气干燥基样等压吸附关系显著得多。对比平
马东民等
Table 4. The fitting results of adsorption-desorption experiment
表4. 吸附解吸实验拟合结果
煤样含水率/% 温度/℃
Langmuir拟合解吸式拟合
a b R2 a b c R2
CY空干基煤样
4.65 25 12.164 0.359 0.995 8.870 0.587 0.882 0.998 30 11.592 0.362 0.996 8.370 0.585 0.942 1.000 35 11.525 0.327 0.993 7.959 0.496 1.072 0.997 40 11.201 0.324 0.993 7.732 0.529 1.015 0.998 45 11.200 0.288 0.993 7.467 0.505 1.033 0.997
CY平衡水煤样10.14 25 11.563 0.448 0.992 8.623 0.701 0.949 0.996 30 11.566 0.396 0.990 8.341 0.619 0.994 0.997 35 11.079 0.382 0.993 8.040 0.597 0.973 0.998 40 10.725 0.374 0.993 7.698 0.543 1.039 0.999 45 10.238 0.382 0.993 7.380 0.568 1.009 0.998
JM空干基煤样0.96 25 17.820 0.521 0.998 15.230 0.832 1.130 0.996 30 17.030 0.515 0.998 14.330 0.822 1.230 0.990 35 16.870 0.511 0.997 13.730 0.819 1.640 0.998 40 15.560 0.508 0.997 12.630 0.813 1.540 0.999 45 14.320 0.501 0.999 11.930 0.803 1.160 0.998
JM平衡水煤样 3.01 25 16.370 0.513 0.998 14.130 0.807 0.930 0.995 30 15.730 0.506 0.998 13.380 0.801 1.020 0.997 35 15.210 0.493 0.997 12.330 0.795 1.490 0.995 40 14.730 0.487 0.997 11.720 0.811 1.570 0.993 45 13.890 0.486 0.999 11.390 0.791 1.210 0.991
WY3空干基煤样 3.55 25 40.084 0.366 0.990 29.182 0.516 5.420 0.992 30 37.148 0.243 0.991 27.769 0.360 3.499 0.995 35 34.649 0.245 0.990 28.815 0.271 2.895 0.992 40 33.458 0.267 0.988 27.941 0.282 3.434 0.992 45 29.963 0.250 0.991 26.482 0.220 3.055 0.981
WY3平衡水煤样 4.19 25 37.030 0.430 0.998 29.850 0.721 3.250 0.995 30 35.240 0.410 0.998 27.860 0.715 3.290 0.992 35 33.970 0.370 0.997 25.920 0.706 3.340 0.993 40 32.450 0.340 0.997 23.760 0.695 3.560 0.994 45 30.910 0.310 0.999 22.320 0.687 3.120 0.996
马东民等Table 5. The fitting analysis data of air-dry basis and equilibrium water samples in booster process of adsorption
表5. 升压吸附过程空干基样和平衡水样的拟合分析数据
煤样压力/MPa
空干基样平衡水样
拟合方程R2拟合方程R2
CY 8.0 Q = ?0.0592T+26.608 0.9908 Q = ?0.0681T +29.378 0.9944 7.0 Q = ?0.0594T +26.352 0.9929 Q = ?0.0674T +28.883 0.9951 6.0 Q = ?0.0593T +25.959 0.9945 Q = ?0.0664T +28.230 0.9951 5.0 Q = ?0.0589T +25.344 0.9956 Q = ?0.0649T +27.334 0.9940 4.0 Q = ?0.0577T +24.351 0.9957 Q = ?0.0626T + 26.046 0.9911 3.0 Q = ?0.0549T +22.677 0.9945 Q = ?0.0587T + 24.078 0.9851 2.0 Q = ?0.0489T +19.666 0.9915 Q = ?0.0517T + 20.797 0.9737 1.0 Q = ?0.0352T +13.710 0.9859 Q = ?0.0371T + 14.577 0.9525 0.5 Q = ?0.022T +8.4091 0.9818 Q = ?0.0234T + 9.0406 0.9357
JM 8.0 Q = ?0.1408T +56.497 0.9437 Q = ?0.1024T + 43.698 0.9944 7.0 Q = ?0.1374T +55.111 0.9441 Q = ?0.1003T + 42.718 0.9947 6.0 Q = ?0.1332T +53.364 0.9446 Q = ?0.0977T + 41.474 0.9951 5.0 Q = ?0.1277T +51.095 0.9453 Q = ?0.0942T + 39.843 0.9955 4.0 Q = ?0.1203T +48.028 0.9461 Q = ?0.0893T + 37.616 0.9960 3.0 Q = ?0.1096T +43.655 0.9473 Q = ?0.0821T + 34.394 0.9966 2.0 Q = ?0.093T +36.920 0.9491 Q = ?0.0706T + 29.336 0.9972 1.0 Q = ?0.0639T +25.221 0.9518 Q = ?0.0495T + 20.307 0.9977 0.5 Q = ?0.0393T +15.428 0.9538 Q = ?0.0309T + 12.543 0.9977
WY3 8.0 Q = ?0.431T +156.83 0.8659 Q = ?0.3321T + 127.7 0.9999 7.0 Q = ?0.4225T +153.19 0.8532 Q = ?0.3311T + 126.53 1.0000 6.0 Q = ?0.4113T +148.49 0.8381 Q = ?0.329T + 124.77 1.0000 5.0 Q = ?0.3959T +142.23 0.8201 Q = ?0.3245T + 122.05 1.0000 4.0 Q = ?0.374T +133.56 0.7983 Q = ?0.316T + 117.66 0.9999 3.0 Q = ?0.3411T +120.92 0.7719 Q = ?0.2996T + 110.22 0.9998 2.0 Q = ?0.2882T +101.22 0.7394 Q = ?0.2665T + 96.611 0.9996 1.0 Q = ?0.1941T +67.392 0.6996 Q = ?0.1931T + 68.719 0.9992 0.5 Q = ?0.1165T +40.166 0.6765 Q = ?0.1218T + 42.871 0.9988
马东民等
Table 6. The fitting analysis data of air-dry basis and equilibrium water samples in booster process of desorption
表6. 降压解吸过程空干基样和平衡水样的拟合分析数据
煤样压力/MPa
空干基平衡水
拟合方程R2拟合方程R2
CY 8.0 Q = ?0.0584T+25.557 0.9757 Q = ?0.0611T + 26.467 0.9960 7.0 Q = ?0.0578T +25.196 0.9736 Q = ?0.061T + 26.274 0.9957 6.0 Q = ?0.057T+24.717 0.9707 Q = ?0.0608T + 26.001 0.9940 5.0 Q = ?0.0557T+24.057 0.9670 Q = ?0.0603T + 25.597 0.9916 4.0 Q = ?0.0538T+23.096 0.9618 Q = ?0.0594T + 24.960 0.9880 3.0 Q = ?0.0506T+21.594 0.9547 Q = ?0.0575T + 23.870 0.9824 2.0 Q = ?0.0448T+18.984 0.9451 Q = ?0.0532T + 21.763 0.9735 1.0 Q = ?0.0318T+13.624 0.9362 Q = ?0.0415T + 16.811 0.9590 0.5 Q = ?0.0183T+8.3592 0.9470 Q = ?0.0275T + 11.327 0.9498
JM 8.0 Q = ?0.1391T+55.988 0.9431 Q = ?0.1021T + 43.612 0.9933 7.0 Q = ?0.1367T+55.023 0.9416 Q = ?0.0999T + 42.711 0.9923 6.0 Q = ?0.1336T+53.787 0.9395 Q = ?0.097T + 41.560 0.9908 5.0 Q = ?0. 1295T+52.144 0.9365 Q = ?0.0932T + 40.038 0.9885 4.0 Q = ?0.1237T+49.855 0.9318 Q = ?0.0879T + 37.930 0.9845 3.0 Q = ?0.1151T+46.448 0.9237 Q = ?0.0801T + 34.818 0.9764 2.0 Q = ?0.1008T+40.836 0.9060 Q = ?0.0674T + 29.761 0.9549 1.0 Q = ?0.0728T+29.871 0.8436 Q = ?0.043T + 20.109 0.8429 0.5 Q = ?0.0453T+19.253 0.6912 Q = ?0.0201T + 11.029 0.4541
WY3 8.0 Q = ?0.3851T+142.35 0.8535 Q = ?0.3335T + 128.13 1.0000 7.0 Q = ?0.3945T+144.47 0.8532 Q = ?0.3275T + 125.80 1.0000 6.0 Q = ?0.4039T+146.42 0.8520 Q = ?0.3197T + 122.82 1.0000 5.0 Q = ?0.4123T+147.86 0.8496 Q = ?0.3094T + 118.88 0.9999 4.0 Q = ?0.4179T+148.09 0.8452 Q = ?0.2952T + 113.42 0.9999 3.0 Q = ?0.4162T+145.59 0.8372 Q = ?0.274T + 105.38 0.9997 2.0 Q = ?0.396T+136.65 0.8222 Q = ?0.2397T + 92.349 0.9992 1.0 Q = ?0.3263T+111.07 0.7880 Q = ?0.1739T + 67.634 0.9965 0.5 Q = ?0.246T+83.408 0.7453 Q = ?0.1121T + 44.626 0.9849
马东民 等
Figure 10. Isobaric adsorption curves of air-dry basis and equi-librium water samples of CY at different pressures
图10. 不同压力点CY 空干基样与平衡水样等压吸附曲线
Figure 11. Isobaric adsorption curves of air-dry basis and equi-librium water samples of JM at different pressures
图11. 不同压力点JM 空干基样与平衡水样等压吸附曲线
Figure 12. Isobaric adsorption curves of air-dry basis and equi-librium water samples of WY3 at different pressures
图12. 不同压力点WY3空干基样与平衡水样等压吸附曲线
吸附量
3
·t -1
温度/K
吸附量3
·t -1
温度/K
吸附量
3
·t -1
温度/K
马东民 等
Figure 13. Isobaric desorption curves of air-dry basis and equi-librium water samples of CY at different pressures
图13. 不同压力点CY 空干基样与平衡水样等压解吸曲线
Figure 14. Isobaric desorption curves of air-dry basis and equi-librium water samples of JM at different pressures
图14. 不同压力点JM 空干基样与平衡水样等压解吸曲线
Figure 15. Isobaric desorption curves of air-dry basis and equi-librium water samples of WY3 at different pressures
图15. 不同压力点WY3空干基样与平衡水样等压解吸曲线
解吸量
3
·t -1
温度/K
解吸量
3
·t -1
解吸量
3
·t -1
马东民等
衡水分含量分析结果与孔隙结构、比表面积分析结果，认为是CH4—H2O在煤孔隙内表面作用方式造成的，润湿性研究应受到重视。
5. 结论与建议
1) 尝试了气–固界面吸附解吸中温度与吸附量关系的研究的合理实验方法；煤层气等压吸附/解吸中，温度–吸附量显示高度的线性相关，即煤储层含气量变化与地温梯度成比例关系；
2) 煤层气排采分析中，等压面上，原始储层温度与井底监测温度之差可以确定含气量变化，是煤层气排采井产水与产气耦合的关键，也是确定关键参数–解吸半径的有效方法；
3) 空干基煤样等压吸附量大于平衡水煤样等压吸附量，煤的润湿性与H2O-CH4-煤界面关系研究、煤层气井底温度监测应受到重视。
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地球物理探测规范
规范： 1、城市地球物理探测规范CJJ7-2007 2、地面重力勘探技术规程SY-T5819-2002 3、区域重力调查技术规程DZ/T0082-2006 4、地面高精度磁测技术规程DZ/T0071-93 5、地面磁法勘探技术规程SY/T5771-2011 6、电阻率剖面法技术规程DZ/T0073-1993 7、电阻率测深法技术规程DZ/T0072-1993 8、自然电场法技术规程DZ/T0081-1993 9、地面甚低频电磁法技术规程DZ/T0084-1993 10、直流充电法技术规程DZ/T01086-1997 11、地面瞬变电磁法技术规程DZ/T01087-1997 12、大地电磁测深技术规程DZ/T0173-1997 13、电偶源频率电磁测深法技术规程DZ/T0217-2006 14、可控源音频大地电磁法勘探技术规程SY/T5772-2002 15、浅层地震勘探技术规范DZ/T0170-1997 16、地震勘探爆炸安全规程GB12950-1991 17、煤层气地震勘探规范NB/T10002-2014 18、多道瞬态面波勘察技术规程JGJ/T143-2004\J370-2004 19、中国地震活动断层探测技术系统技术规程JSGC-04 20、地面γ能谱测量技术规程DZ/T0205-1999 21、地球物理勘查图图式、图例和用色标准DZ/T0069-1993
22、固体矿产勘查原始地质编录规定DZ/T0078-93 23、固体矿产勘查地质资料综合整理、综合研究规定DZ/T0079-93 24、固体矿产勘查报告格式规定DZ/T0131-94 25、固体矿产地质勘查规范总则GB/T13908-2002 26、铁路工程物理勘探规程TB/10013-2004\J340-2004 27、铁路隧道衬砌质量无损检测规程TB/10223-2004\J341-2004 28、铁路工程地质勘察规范TB10012-2001 29、公路工程物探规程JTGTC22-2009 30、公路工程地质勘察规范JTJ064-98 31、物化探测量规范DZ/T0153-1995
煤体瓦斯吸附和解吸特性的研究_张力
煤体瓦斯吸附和解吸特性的研究 张 力1,邢平伟2 (1.中国矿业大学,江苏徐州221008;2.太原理工大学,山西太原030024) [摘 要] 简要介绍了煤吸附瓦斯气体的本质,影响煤吸附量的主要因素以及煤吸附瓦斯气体的过程;分析了煤体瓦斯解吸扩散的主要形式和影响煤体瓦 斯扩散速度的主要因素。 [关键词] 煤;瓦斯;吸附;解吸;扩散 [中图分类号]T D712 [文献标识码]A [文章编号]1003-6083(2000)04-0018-03 0 引 言 固体物质都具有或大或小的把周围介质中的分子、原子或离子吸附到自己表面的能力,这一性能被称为物质的吸附性能。煤是一种复杂的多孔介质,是天然吸附剂[1],其中直径在10-6cm以下的微孔,由于其内表面积占表面积的97.3%,可以高达200m2/g,具有很大的比表面积,从而决定了煤的吸附容积。甲烷以两种形式(承压游离状态和吸附状态)存在于煤层和共生岩层的孔隙裂隙中,对不同状态甲烷相对含量的实验研究表明煤中全部甲烷含量的90%～95%以吸附状态存在。研究煤与瓦斯的吸附和解吸规律,对于煤与瓦斯的突出预测,煤层瓦斯流动机理,煤的瓦斯含量预测及计算采落煤瓦斯涌出,煤层气开发和利用都有现实意义。 1 煤的吸附特性 1.1 煤吸附瓦斯的本质 研究表明煤对瓦斯的吸附作用,在一定瓦斯压力下乃是物理吸附,其吸附热一般小于20k J/m ol。煤表面的原子(它们的价力尚未达到完全饱和程度)在其表面产生一种力场。在这种力场的影响下,周围的瓦斯分子比无力场存在时更易凝结。瓦斯的凝结能力决定着它的被吸附能力,煤分子对瓦斯气体分子的吸引力越大,煤对瓦斯气体的吸附量越大。煤分子和瓦斯气体分子之间的作用力由德拜(Debye)诱导力和伦敦色散力(London dispersion force)组成,由此而形成吸引势,即吸附势阱深度Ea(也称势垒)。自由气体分子必须损失部分所具有的能量才能停留在煤的孔隙表面,因此吸附是放热的;处于吸附状态的瓦斯气体分子只有获得能量Ea才能越出吸附势阱成为自由气体分子,因此脱附是吸热的[2]。瓦斯气体分子的热运动越剧烈,其动能越高,吸附瓦斯分子获得能量发生脱附可能性越大。当瓦斯压力增大时,瓦斯气体分子撞击煤体孔隙表面的机率增加,吸附速度加快,瓦斯气体分子在煤孔隙表面上排列的稠密度增加。吸附量与瓦斯压力的关系(吸附等温线),一般可用朗格缪尔方程式计算。 1.2 瓦斯吸附影响因素 (1)温度的变化会引起瓦斯气体分子热运动剧烈程度的变化。温度升高时,瓦斯气体分子的热运动加剧,因而其扩散能力增加,瓦斯气体分子在煤孔隙表面停留时间缩短,因而吸附能力下降。温度降低时情况相反。吸附气体不同,其吸附能力不同。 (2)研究表明煤体对于二氧化碳(C O2)、甲烷(CH4)和氮气(N2)来说,其吸附能力C O2 >CH4>N2。 (3)外载荷对吸附的影响与煤体孔隙率变化有关。压力升高时,煤体孔隙、裂隙逐渐闭合。一方面孔隙率降低,煤体孔隙表面积减小,因面吸附量减小;另一方面瓦斯通道缩 81 江 苏 煤 炭 2000年第4期 收稿日期:2000-08-19
煤层气等压吸附实验研究
Advances in Geosciences地球科学前沿, 2018, 8(1), 19-31 Published Online February 2018 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/0a5633359.html,/journal/ag https://https://www.wendangku.net/doc/0a5633359.html,/10.12677/ag.2018.81003 Experimental Research on Isobaric Adsorption of CBM Dongmin Ma1,2, Tian Mu1, Nan Dai1, Qian Li1, Hailong Xiangli3, Fu Yang2, Qingqing Li1, Qian He1, Chenyang Zhang1 1Xi’an University of Science and Technology, Xi’an Shaanxi 2Key Laboratory of Coal Resources Exploration and Comprehensive Utilization, Ministry of Land and Resources, Xi’an Shaanxi 3Dafosi Mineral Company, Binxian Shaanxi Received: Jan. 19th, 2018; accepted: Feb. 3rd, 2018; published: Feb. 23rd, 2018 Abstract To determine the influence of temperature on the adsorption capacity of coalbed methane, sam-ples are collected from the long flame coal in Coal Seam 4 at Dafosi Coal Mine in Binchang, coking coal in Coal Seam 11 at Shanggaozhai exploration area in Jiaxian and anthracite in coal seam 3 at east wing of Sihe Coal Mine in Jincheng. They are prepared as the air-dry basis and equilibrium water samples to make isothermal adsorption and desorption experiments at 25?C, 30?C, 35?C, 40?C and 45?C. The results showed that the adsorption capacity of air-dry basis was larger than that of equilibrium water samples at the same temperature. Through fitting and analyzing the ex-perimental data, it is found that there was a linear relationship between the temperature and the adsorption capacity of isobaric points in the process of adsorption and desorption. The results could be supplied to predict CBM content in deep and determine the isobaric surface-collecting radius of production wells. Keywords CBM (Coalbed Methane), Temperature, Adsorption Capacity, Isobaric Adsorption 煤层气等压吸附实验研究 马东民1,2，慕甜1，戴楠1，李倩1，相里海龙3，杨甫2，李庆庆1，何倩1，张晨阳1 1西安科技大学，陕西西安 2国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室，陕西西安 3大佛寺矿业公司，陕西彬县 收稿日期：2018年1月19日；录用日期：2018年2月3日；发布日期：2018年2月23日
地震勘探报告编制
地震勘探报告编制
地震勘探报告编制若干问题（潘振武2010.4） ●地震勘探工作程序 地震勘探设计—地震数据采集—地震数据处理—地震数据解释—地震勘探报告与审批—“售后服务” ●地质报告的作用 ——开采（或灾害防治）设计、可行性研究、规划的地质依据； 地质构造影响矿井采区布置、工作面划分。 由于地质构造不清，未采取防范措施，巷道遇断层揭露瓦斯突出煤层、含水层、采空区带来危险。 构造不清造成掘进巷道增加。百万吨掘进率、百万吨死亡率增加。 煤矿五大灾害（瓦斯、水、火、顶板、粉尘）都与煤矿地质条件有关。查明地质情况，采取相应对策，则为合理开采、提高资源回收率、安全生产提供了保障。 二维地震为找煤、指导下一步勘查或其它专项目的。 ——为本单位科研集累资料，集累经验； ——展示本单位在行业中形象，是客观的广告和宣传。 ●《煤炭煤层气地震勘探规范》-MT/T896-2000：（22~24 页） “编写成果报告时应充分分析有关地质、物探资料、做到报告内容齐全，观点明确，证据充分，重点突出，叙述清楚，文字简练，图表齐全，整洁、美观。”
·其它物探成果资料 ·区域地质资料 ·周边其它煤矿、小窑情况 需要时：煤质、岩石力学性质，水文地质试验、观测成果表。 地球物理测井资料 一般应有： ·视电阻率（电阻率电位） ·自然伽玛 ·伽玛—伽玛（密度测井） ·自然电位 ·孔斜测量成果 ·地温 80年代开始数字测井，增加： ·声波测井---可计算岩层的波速 ·中子测井 ·可直接显示出煤层的碳、灰、水比例 ·可直接显示出岩层的砂、泥、水比例 ·计算岩石孔隙度和其它岩石力学指标 ·可测定或计算地层倾角 矿井资料 ·采掘工程平面图 ·主要煤层底板等高线图
煤层气数值模拟
煤层气藏数值模拟 By gulfmoon79@精准石油论坛目录 1. 煤层气藏开发生产特点 2. 煤层气流动机理 3. 煤层气藏几个重要参数 3.1 孔隙度 3.2 煤层渗透率 3.3 变煤层渗透率 3.4 相对渗透率曲线 3.5 煤层厚度 3.6 煤层气连通性 3.7 煤层气含量 3.8 煤吸附能力 4. 模拟煤层气藏 4.1 变黑油模型 4.2 单孔介质模型 4.3 双孔介质模型 4.4 多孔介质模型 4.5 黑油模型 4.6 组分模型
前言 煤层气藏与常规气藏的最主要区别在于煤层气是以吸附状态吸附在煤基质微孔隙的表面，在生产过程中，当气藏压力下降到临界解析压力，煤层气从煤基质解析出来，通过煤基质扩散到煤裂缝，然后从煤裂缝流入到生产井。煤裂缝通常初始充满地层水，其中可能存在自由气，但一般不会超过储量的1％。而常规气藏气体是以自由气状态储存在气藏孔隙，气体在孔隙间的流动是达西渗流。 煤层气藏数值模拟模型需要模拟煤层气从煤基质解析然后扩散到煤裂缝的流动机理，这是与常规模拟模型的主要不同。常规模拟模型只描述流体在储层中的渗流，而煤层气模型需要描述煤层气从煤基质解析，煤层气扩散到煤裂缝，煤层气在煤裂缝间渗流以及从裂缝流入到生产井。 煤层气数值模拟模型可以采用单孔介质模型，双孔介质模型以及多孔介质模型。对流体的描述可以采用黑油模型或组分模型。单孔介质模型一个网格中的孔隙部分代表煤裂缝，非孔隙部分代表煤基质，煤层气从煤基质实时解析，与煤裂缝自由气达到瞬间平衡。双重介质模型包括基质网格以及基质网格对应的裂缝网格。模型基质网格描述煤层基质，基质网格提供气源，在开采过程中随着压力下降，气体从基质网格解析然后扩散流动到裂缝网格。模型裂缝网格描述煤层裂缝，流体在煤层裂缝渗流，然后流入到生产井。多孔介质模型可以将煤层基质划分为多个模型基质体系，然后模拟基质体系间的流动特征。在实际工作中最常用的是双孔介质模型。 煤层气组分主要是甲烷，在我现在工作的煤层气藏，甲烷含量占98％以上，只含有很少量的氮气和二氧化碳。因此煤层气模拟模型采用黑油模型。有些煤层气藏氮气和二氧化碳含量很高，可以高达50％以上，而且分布不均匀，这时需要用煤层气组分模型。如果采用注气提高煤层气产量的开采方法，也需要应用组分模型。 下面我们详细介绍煤层气藏开发生产特点，影响煤层气产能的几个重要参数，煤层气流动机理以及如何模拟煤层气藏。
钻屑瓦斯解吸指标法2
钻屑瓦斯解吸指标的测定方法(二) 来源：作者：发布时间：2007-11-08 钻屑瓦斯解吸指标是煤与瓦斯突出预测或防突措施效果检验的一项重要指标。由于对测定该指标的设备、仪器、操作等内容缺乏统一的规定，现场应用时，因操作不够正确等原因，出现了预测失误，甚至造成了人员伤亡事故。因此，制定本标准，以使广大突出矿井正确使用钻屑瓦斯解吸指标，可避免或减少不必要的失误所造成的损失，对促进突出矿井的安全生产有十分重要的意义。中华人民共和国煤炭工业部1996—12—30批准 1997—11—01实施 6 现场测定 6．1 仪器、设备 瓦斯解吸仪，符合附录A的规定； 等容解吸时，煤样罐，煤样杯；变容变压解吸时，煤样杯； 分样筛，孔径1mm、3mm； 秒表； 乳胶管外径10mm，内径5mm，长30～50cm。 6．2 测量过程 6．2．1 钻孔布置 6．2．1．1 对煤层平巷、煤层上山、煤层下山、回采工作面进行煤与瓦斯突出预测或防突措施效果检验时，宜采用干式打眼方式，钻孔直径为42～89mm，孔深为8～10m，效果检验孔孔深应不大于措施孔孔深。钻孔布置应符合下列要求： a)煤层上山、煤层下山以及煤层倾角小于25°的煤层平巷掘进，至少应布置三个钻孔。布置预测钻孔时，一个钻孔布置在巷道中部并沿巷道轴线方向；另两个钻孔分别布置在巷道两帮，终孔点应位于巷道轮廓线1．5m 以外的范围。 b)煤层倾角大于或等于25°的煤层平巷掘进，至少应布置两个钻孔。布置预测钻孔时，一个钻孔布置在巷道中部并沿巷道轴线方向；另一个钻孔布置在巷道上部，终孔点位于巷道轮廓线1．5 m以外的范围。 c)回采工作面的预测钻孔按孔间距10～15m布置，钻孔平行工作面推进方向；在工作面两端离巷道煤壁3～10m处开始布置钻孔，在地质构造带应根据实际情况适当加密钻孔。 d)效果检验钻孔应布置在与措施孔等距离的位置，并在预测为有突出危险的钻孔附近布孔，对巷道还应兼顾到控制巷道中部和两帮。
低浓度煤层气吸附浓缩技术研究与发展
CIESC Journal, 2018, 69(11): 4518-4529 ·4518· 化工学报 2018年第69卷第11期| https://www.wendangku.net/doc/0a5633359.html, DOI：10.11949/j.issn.0438-1157.20180602低浓度煤层气吸附浓缩技术研究与发展 杨颖1，曲冬蕾1，李平1,2，于建国1,2 （1华东理工大学国家盐湖资源综合利用工程技术研究中心，上海 200237；2化学工程联合国家重点实验室， 华东理工大学，上海 200237） 摘要：我国是一个多煤少气贫油的国家，煤层气储量约30万亿立方米，由于缺乏先进实用的低浓度煤层气甲烷分离浓缩技术，当前抽采煤层气利用率仅为50%左右。因此，对低浓度煤层气甲烷富集浓缩过程开展研究，可在开发能源的同时减少温室气体的排放，具有重大的应用价值和战略意义。简要介绍了我国煤层气资源开发利用情况，综述了近年来低浓度煤层气吸附浓缩技术研究进展，包括新型吸附材料及先进吸附工艺。对于低浓度煤层气中CH4/N2分离，目前文献报道吸附材料的吸附容量及分离系数仍然处于较低水平；受吸附材料的分离性能较差影响，传统变压吸附工艺对低浓度煤层气中CH4浓缩效果并不理想。最后指出，高吸附容量、高选择性吸附材料及多种方法结合的新型吸附工艺是未来低浓度煤层气吸附浓缩技术的发展方向。 关键词：低浓度煤层气；吸附作用；吸附剂；甲烷浓缩；分离 中图分类号：TQ 028.8 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2018）11—4518—12 Research and development on enrichment of low concentration coal mine methane by adsorption technology YANG Ying1, QU Donglei1, LI Ping1,2, YU Jianguo1,2 (1National Engineering Research Center for Integrated Utilization of Salt Lake Resources, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China; 2State Key Laboratory of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China) Abstract: China is a country with more coal, less gas and lean oil. The coalbed methane reserves are about 30 trillion cubic meters. Due to the lack of advanced and practical separation technology for the low concentration coal mine methane (CMM), only about 50% total drained CMM is utilized at present. The recovery and utilization of low concentration CMM provide a number of significant energy, economic and environmental benefits. Situation of extraction and utilization of CMM resource in China is briefly introduced. Research on adsorption materials and adsorption processes for the enrichment of low concentration CMM in recent years have been surveyed and future research on these two areas has been discussed. The adsorption capacity and selectivity of the adsorbents is low when they are used to separate low concentration coal mine methane. And the performance of the typical pressure swing adsorption (PSA) process is limited. Finally, the development of adsorbents with high CH4 adsorbed amount and high CH4/N2 selectivity and novel PSA process are proposed for the future enrichment of low concentration coal 2018-06-01收到初稿，2018-07-26收到修改稿。 联系人：于建国。第一作者：杨颖（1987—），男，博士后。 基金项目：国家自然科学基金项目（51804127, U1610102, 21776089）；国家国际合作项目（2016YFE0132500, 2015DFG42220）；国家科技支撑计划项目（2015BAC04B01）；中央高校基本科研业务费专项资金。 Received date: 2018-06-01. Corresponding author: Prof. YU Jianguo, jgyu@https://www.wendangku.net/doc/0a5633359.html, Foundation item: supported by the National Natural Science Foundation of China(51804127, U1610102, 21776089), the International S&T Cooperation Program of China(2016YFE0132500, 2015DFG42220), the National Key Technology R&D Program of the Ministry of Science and Technology (2015BAC04B01) and the Fundamental Research Funds for the Central Universities. 万方数据
某煤矿初步设计
某煤矿初步设计
第一章序言 为了初步了解XX勘查区的煤炭资源赋存状况及地质构造情况，为后期资源评估开发提供依据，受宁夏庆华煤化有限公司委托，安徽省煤田地质局物探测量队承接了该区二维地震勘查工程。 2009年8月，我单位组织有关技术人员和专家对该区进行踏勘，并进行了相关试验，此后根据试验情况在认真分析甲方提供的该矿区文字说明和部分技术图纸的基础上，结合前期二维地震工作经验，参照原煤炭部颁发的《煤炭煤层气地震勘探规范》（MT/T897-2000），编制了本次二维地震勘探设计。 第一节地质任务 参照《煤炭煤层气地震勘探规范》MT/T 897-2000及甲方要求，拟定本次二维地震勘查的地质任务如下： 1、控制测线上煤层隐伏露头，其平面位置误差不大于150m； 2、控制测线上落差大于50m的断层，其平面位置误差不大于150m； 3、控制主要煤层底板的深度。 4、初步控制边界断层的位置。
第二节 勘探区范围 根据矿方提供图纸，控制勘查区范围的拐点坐标如下： 表1-2-1 拐点坐标一览表 拐点 X Y 1 4120461.1060 36387186.3506 2 4120431.5646 36389406.0747 3 4121356.5306 36389418.2609 4 4121351.8895 36389788.1757 5 4122276.7127 36389800.3160 6 4122272.2349 36390170.1927 7 4123659.6079 36390188.3378 8 4123693.8564 36387599.6776 9 4123231.2941 36387593.4861 10 4123236.2533 36387223.6235 图1-2-1 勘探区范围示意图 N
钻屑瓦斯解吸指标K1测定国家标准(最新)
钻屑解吸指标K1值及钻屑量 测定操作规范 （一）、测定原理 利用钻屑瓦斯解吸指标K1和钻屑量指标S max预测工作面突出危险性。在工作面用手持式气动钻机配8~10m的麻花钻杆向煤层打Φ42mm的钻孔，根据钻孔过程中每米排出钻屑量的多少以及排出钻屑的瓦斯解吸指标的大小预测工作面前方钻孔范围内的突出危险性。（二）、准备工作 ①、在测定前施工队组要提前准备好钻头为Ф42mm的手持式风动钻机一台、配套麻花钻杆10～12m，以及测量角度所用的罗盘、坡度规等器具。 ②、测定人员要提前将仪器充好电，保证测定时仪器电量充足。 ③、入井前要认真检查仪器是否正常（开启后可进入测定页面表明仪器可正常使用），然后将煤样瓶盖拧紧后将煤样瓶浸入水中，检查煤样瓶及连接胶管是否漏气，确保仪器及各部件能正常使用。 ④、测定前要通知相关掘进队组安排人员配合打钻作业。（三）、钻孔施工要求 1、所有预测（检验）钻孔都应布置在工作面最软分层煤中，并尽量保证预测（检验）钻孔始终在该软分层中钻进，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终孔点应位于巷道断面两侧轮廓线外2～4m处，预测（检验）孔的深度为8～10m。 2、工作面布置有措施孔时，检验钻孔应位于距措施孔尽可能远的位置，用于检验措施效果。
（四）、操作方法 1、测定前要再次检查仪器显示是否正常，是否有漏气现象，否则应及时更换仪器。 2、对煤层平巷、煤层上山、煤层下山、回采工作面进行煤与瓦斯突出预测或防突措施效果检验时，各钻孔从孔深3m 段起，每隔1m 或2m 取一个煤样测定钻屑瓦斯解吸指标K1或△h2；要求各钻孔取样深度错开，也即：若第一个钻孔取样孔深为3m、4m、6m、8m、10m，第二个钻孔应为3m、5m、7m、9m、10m，第三个钻孔取样孔深同第一个钻孔。 3、向工作面前方煤层打钻孔时，用塑料桶或编织袋收集每钻进1m钻孔排出的钻屑，并用测力计测量其重量；钻进至指定位置时，用Ф1～3mm的筛子在孔口接煤粉，接煤粉的同时启动秒表计时；煤样筛分后迅速装入煤样瓶中，并用筛子刮平，使装入煤样体积和煤样瓶体积一致，然后拧紧罐盖，松开盖上阀门；当秒表计时时间到达预
煤层气基础知识
1.1. 煤层气的定义和基本特征 从矿产资源的角度讲，煤层气是以甲烷为主要成分（含量＞85%），是在煤化作用过程中形成的，储集在煤层气及其临近岩层之中的，可以利用开发技术将其从煤层中采出并加以利用的非常规天然气。 对煤层气而言，煤层既是气源岩，又是。煤层具有一系列独特的物理、化学性质和特殊的岩石力学性质，因而使煤层气在贮气机理、孔渗性能、气井的产气机理和产量动态等方面与常规天然气有明显的区别（详见表1.1），表现出鲜明的特征。 表1.1 煤层气藏与常规天然气藏基本特征的对比 特征煤层气常规天然气 气藏类型层状的沉积岩局部圈闭 气源自生外源 储基层岩性有机质高度富集的可燃有积岩，易受 入井液、水泥等的伤害几乎是100%的无机质岩石，不易受伤害 双重空隙结构煤基质块中的孔隙是主要的孔隙，占 总空隙体积德绝大部分；裂隙系统是 天然气裂隙，占总空隙体积的次要部 分，它们基本上等间距分布，并使煤 具有不连续性主要发育于石灰岩、白云岩，页岩及致密砂岩中。天然裂隙（包括节理、裂隙、溶道、洞穴等）将粒间孔隙分割成一个个方块，裂隙是随机分布的 气体的贮存气体的绝大部分贝吸附在煤的内表面 上，孔隙空间中很少或没有游离气气体以游离态贮集在岩石的孔隙空间中 流动机理在基质中的流动是由浓度梯度引起的 扩散，然后由于压力梯度的作用在裂 隙中引起渗滤流动是由压力梯度引起的层流，并服从达西定律；在近井地带可出现紊流 气产出机理解吸-扩散-渗流在气体自身的压力梯度作用下流动 气井生产状况气产量随时间而增加，直至达最大值， 然后大降。起初主要产水，气水值随 时间而增大气产量开始最大，然后随时间而降低。起初，很少或者没有水产出，但气水值随时间而减少 机械性能由于煤具有脆性和裂隙较发育，因而 是一种较弱的岩石，这使钻井的稳定 性较差，并影响水力压裂的效果。在 一定条件下，可采用特殊的洞穴完井 技术。杨氏模量在700MPa范围内岩石较坚硬，通常钻井的稳定性不成问题。杨氏模量在7000MPa范围内 储层性质易被压缩，孔隙体积压缩系数在 0.01MPa-1范围内，因而孔隙度、渗透 性对应力较敏感，在生产期间有明显 的变化压缩性很小，孔隙体积压缩系数在10-4MPa-1范围内，孔隙度、渗透性在生产期间的变化不明显 资料来源：张新民中国煤层气地质与资源评价2002年
煤层气与常规天然气主要异同比较
生意社9月27日讯煤层气产业是近二十多年来在世界上崛起的新兴产业。煤层气是一种以吸附状态为主、生成并储存于煤层及其围岩中的甲烷气体，发热量大于8100大卡/m3，与常规天然气相比主要异同如下： 1、相同点 ①气体成分大体相同： 煤层气主要由95%以上的甲烷组成，另外5%的气体一般是CO2或氮气，；而天然气成分也主要是甲烷，其余的成分变化较大。 ②用途相同： 两种气体均是优质能源和化工原料，可以混输混用。 2、不同点 ①煤层气基本不含碳二以上的重烃，产出时不含无机杂质，天然气一般含有含碳二以上的重烃，产出时含无机杂质；②在地下存在方式不同，煤层气主要是以大分子团的吸附状态存在于煤层中，而天然气主要是以游离气体状态存在于砂岩或灰岩中；③生产方式、产量曲线不同。煤层气是通过排水降低地层压力，使煤层气在煤层中解吸-扩散-流动采出地面，而天然气主要是靠自身的正压产出；煤层气初期产量低，但生产周期长，可达20-30年，天然气初期产量高，生产周期一般在8年左右；④煤层气又称煤矿井斯，是煤矿生产安全的主要威胁，同时煤层气的资源量又直接与采煤相关，采煤之前如不先采气，随着采煤过程煤层气就排放到大气中，据有关统计，我国每年随煤炭开采而减少资源量190亿m3以上，而天然气资源量受其他采矿活动影响较小，可以有计划地控制。表格归纳如下： 各项常规气藏煤层气储层 1、埋深有深有浅，一般大于1500米一般小于1500米 2、资源量计算不可靠较可靠 3、勘探开发开发模式滚动勘探开发或先勘探后开发滚动勘探开发 4、储气方式圈闭，游离气吸附于煤系地层中(大部分) 5、气成分烃类气体，主要是C1—C495%以上是甲烷 6、储层孔隙结构多为单孔隙结构，双孔隙结构，微孔和裂隙发育 7、渗透性渗透率较高，对应力不敏感渗透率较低，对应力敏感 8、开采范围在圈闭范围内大面积连片开采 9、井距大，可采用单井，一般用少量生产井开采小，必须采用井网，井的数量较多
槽波地震勘探施工标准.
Q/JMJT 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司 企业标准 Q/SXJMJT××××-2015 槽波地震勘探施工标准Construction standards of In-seam Seismic exploration ××××-××-××发布××××-××-××实施山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司发布
山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司企业标准 槽波地震勘探施工标准Construction standards of In-seam Seismic exploration Q/SXJMJT××××-2015 主编部门：山西晋煤集团技术研究院有限责任公司 批准部门：山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司准委员会 实施日期：2016年?月?日
关于发布山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司企业标准 《槽波地震勘探施工标准》的通知 为保证槽波探测施工质量，指导施工,由山西晋煤集团技术研究院有限责任公司主编的《槽波地震勘探施工标准》通过公司组织专家会审，现批准为五山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司企业标准，编号为Q/SXJMJT××××-2015，自发布之日起实施，在集团公司槽波探测工程中严格执行。
前言 本标准是根据集团公司2015年科技规划要求，在晋煤集团技术中心的组织下，会同晋煤集团技术研究院、各矿总工和集团公司相关专家等，共同完成编制工作。 在编写过程中，编制组进行了充分的调研和试验，总结了国内多年来的工程实践经验，并通专家多次评审，反复修改后，最后经审查定稿。 本标准由晋煤集团技术中心管理及具体解释。各单位在执行本标准过程中，注意总结经验，积累资料，随时将有关意见和建议反馈给集团公司，以供今后修订时参考。 主编单位：山西晋煤集团技术研究院有限责任公司 主要起草人：窦文武、焦阳等 主要审核人：付峻青，刘永胜、卫金善、杨新亮、李应平、牟义
煤层气产出过程
第五章煤层气产出过程 煤层气井的排采过程与常规天然气井显然不同，通常具有一个产气高峰期。这种差异，起源于煤层气主要以吸附状态赋存。 第一节主要内容： 在煤层气开采初期一般要进行“脱水”处理，即所谓的“排水降压”过程，目的是诱导煤层气的解吸、扩散、渗流作用由高势能方向往低势能方向连续进行。 一、煤层气流动机理 煤层气产出包括三个相互联系的过程，即解吸、扩散与渗流。 地下水的采出使煤层气压力降低。当煤层压力降低到一定程度时，煤中被吸附的气体开始从微孔隙表面分离，即解吸。解析气浓度在解吸面附近较高，在裂隙空间中较低。因此，煤层气会在浓度梯度的驱动下，通过孔隙—微裂隙系统向裂隙空间扩散。在煤层中，可能有三种扩散机理：以分子之间相互作用为主的体积扩散，以分子—表面相互作用为主的Knudsen扩散，基质表面的吸附气层表面扩散。 按照煤层中发生的物理过程，煤层气产出相继经历了三个阶段： 第一阶段，水的单相流。在此阶段，煤层裂隙空间被水所充满，为地下水单相流动阶段。 第二阶段，非饱和单相流。这一阶段，裂隙中为地下水的非饱和单相流阶段，虽然出现气—水两项阶段，单只有水相才能够连续流动。 第三阶段，气—水两相流。随着储层压力下降和水饱和度降低，水的相对渗透率不断下降，气的相对渗透率逐渐升高。最终，在煤层裂隙系统中形成了气—水两相达西流，煤层气连续产出。 上述三个阶段在时间和空间上都是一个连续的过程。随着排采时间的延长，第三阶段从井筒沿径向逐渐向周围的煤层中推进，形成一个足以使煤层气连续产出的降压漏斗。 二、煤层气开采过程 原始地层条件下，煤层及其围岩中地下水一般较多，储层压力大致等同于水
三维地震监理工程合同书
编号^本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载 三维地震监理工程合同书 方: 方: 期: i说明：本合同资料适用丁?约定双方经过谈判 .协商而共冋承认.共同遵守的责任与i i义务，同时阐述确定的时间内达成约定的承诺结果。文档可H 接下载或修改，使用］ I I i时请详细阅读内容。1
三维地震监理工程合同书三维地震监理工程合同书甲方: 乙方: 合同编号: 签订地点: 签订日期: 、工程名称及工程内容: 、合同价款: 、甲方责任：1协助乙方与三维地震勘探施工单位建立联系。 2对乙方的监理工作进行监督检查。 四、乙方责任: 1、审查三维地震工程的〈〈勘探设计》,并出具书面意见。 2、随施工队伍进驻施工现场，对野外施工进行全过程质量监理。施工期间不得出现现场无监理人员现象。 3、根据野外资料对进站上机进度安排，及时进驻计算站，对资料处理 与解释进行质量监理。 4、参加最终勘探报告的评审。 5、提出监理报告。
6、监理人员必须具备工程师以上技术职务和三项以上三维地震工程 项目的实践经验。 7、对实施监理过程中的白身安全负责。 &不得与施工单位发生影响监理工作公正性的不正当往来。 五、监理工期及监理时间 1、监理工期：监理工作的工期从审查〈〈勘探设计》起到施工单位〈〈勘探报告》通过评审，监理单位提出监理报告达到合同规定要求为±o 2、监理时间：时间约为年月至年月。 六、付款方式 1、合同签定并野外施工监理结束，提交野外施工监理报告后付乙方
合同价款的％（万元）。 2、合同全部履行并达到合同所规定条款后付给乙方余额，计万元。 七、工程质量及违约责任 1、工程质量：参与监理的三维地震勘探施工及勘探报告质量必须达 到〈〈煤炭、煤层气地震勘探规范》及合同所规定的质量要求。 2、违约责任：乙方所监理三维地震施工达不到规定的质量要求或勘 探报告不能通过评审时，乙方必须承担全部连带责任，赔偿甲方由此造 成的直接损失，并白费承担返工过程中的监理任务。 八、其它1、本合同履行地: 2、本合同未尽事宜，双方经协商后签订补充协议，补充协议与本合 同具有同等法律效力。 3、本合同一式份，甲方份，乙方份。 4、本合同白双方签字盖章之日起生效。 注：无本企业合同管理部门的审批，财务部门不得作为下账依据，供应部门不得作为入库验收的依据。
地震勘探报告编制
地震勘探报告编制若干问题（潘振武） ●地震勘探工作程序 地震勘探设计—地震数据采集—地震数据处理—地震数据解释—地震勘探报告与审批—“售后服务” ●地质报告的作用 ——开采（或灾害防治）设计、可行性研究、规划的地质依据； 地质构造影响矿井采区布置、工作面划分。 由于地质构造不清，未采取防范措施，巷道遇断层揭露瓦斯突出煤层、含水层、采空区带来危险。 构造不清造成掘进巷道增加。百万吨掘进率、百万吨死亡率增加。 煤矿五大灾害（瓦斯、水、火、顶板、粉尘）都与煤矿地质条件有关。查明地质情况，采取相应对策，则为合理开采、提高资源回收率、安全生产提供了保障。 二维地震为找煤、指导下一步勘查或其它专项目的。 ——为本单位科研集累资料，集累经验； ——展示本单位在行业中形象，是客观的广告和宣传。 ●《煤炭煤层气地震勘探规范》-MT/T896-2000：（22~24 页） “编写成果报告时应充分分析有关地质、物探资料、做到报告内容齐全，观点明确，证据充分，重点突出，叙述清楚，文字简练，图表齐全，整洁、美观。” （用自己的思想和语言） 地质报告编制提纲(内容)： 文字说明包括：序言；概况；地质及地震地质条件；野外施工方法；资料处理和解释；地质成果；结论等七章。 附图包括：实际材料图；反射波T0等时线平面图；煤层底板等
高线图；地震地质剖面图；地震时间剖面图等。 附表包括：测量成果表；工程量统计表；断层控制表等。 1.以往地质资料（包括矿井地质资料）收集、分析 目的：了解地层、地质构造特征；以往地质工作质量； 地震地质条件。作为物探工作设计、资料解释的依据。 存在问题：——收集不足（范围、内容） ——分析、利用不够，如测井资料 ——对以往地质资料中差错甄别不够 应收集的资料 ·最近（新）的井田勘探报告或矿井地质报告 ·地形地质图（或基岩地质图） ·综合柱状图 ·主要煤层底板等高线图 ·煤层基础资料表 ·钻孔坐标 ·主要剖面图 ·煤、岩层对比图 ·全部有关钻孔的钻孔综合柱状图（含测井曲线） ·其它物探成果资料 ·区域地质资料 ·周边其它煤矿、小窑情况 需要时：煤质、岩石力学性质，水文地质试验、观测成果表。
煤层气─固界面作用与吸附模型
文章编号：!""!#!$%&（’""(）")#""’(#") 煤层气!固界面作用与吸附模型 邓英尔!，’ ，马宝岐)，刘慈群( （!*油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都&!""+$； ’*四川大学水利水电学院，四川成都&!""&(；)*西安石油大学油田化学研究所， 陕西西安,!""&+；(*中国科学院渗流流体力学研究所，河北廊坊"&+"",） 摘要：按照毛细管模型与单分子层作用模型，推导了煤层气—固界面作用与煤层渗透性的关系；根据煤层气吸附实验资料，运用非线性回归方法，分别按-./01234吸附理论和567吸附理论计算了煤层气吸附规律。实例分析表明：煤层气—固界面作用的强弱与煤层介质的渗透率平方根或煤层介质的孔径大小成反比，它揭示了低渗透煤层气解吸困难、开采难度较大的机理；567吸附模型比-./01234吸附模型能更好地描述煤层气的吸附规律。研究结果为煤层气开发工程提供了科学依据。关 键 词：煤层气；吸附；模型；解吸；机理；非线性回归 中图分类号：8&!%*!! 文献标识码：9 !引言 煤层气既是煤矿生产的重大灾害隐患，又是一 种非常洁净的新型能源。煤层气渗流机理研究是科 学开发煤层气资源所要解决的基础问题［!:+］ 。 煤层气从煤层流向井筒需要经历解吸、扩散、渗流)个过程。只有降低地层压力，煤层气解吸后，才能扩散、渗流到井筒。故煤层气—固界面作用在煤层气渗流机理研究中具有重要作用。我国的低渗透煤层气资源相当丰富。众所周知，在相同的压力梯度下，煤层气在低渗透煤层中的渗流速度远低于较高渗透率煤层。所以，本文基于毛细管模型和单分子层作用模型，推导煤层气—固界面作用与煤层介质的渗透性的关系，探讨煤层气—固界面作用对低渗煤层介质与较高渗透率煤层介质渗流影响的差别，以初步揭示低渗透煤层气渗流机理。此外，本文根据煤层气吸附实验资料，运用非线性回归方法，分别按-./01234和567吸附理论计算与分析，比较用567吸附模型和-./01234吸附模型描述煤层气的吸附规律所产生的误差的大小。"煤层气—固界面作用及其与煤层渗透性的关系"*! 煤层气—固界面作用 煤层气吸附作用是一种重要的界面物理化学现 象［&:%］。煤层气吸附发生在两相界面上，并且界面 分子间的作用力不同于界面内分子间的作用力。相 界面上流体的分子密度高于其主体相密度。煤层气—固界面上的吸附属于物理吸附，分子间的结合力为范德华力。吸附剂的表面是吸附相赖以存在的场所。对于确定的吸附剂，表面官能团的种类及其分布与表面曲率的大小决定了表面势能。对于煤层气吸附最重要的参数是表面吸附势能。煤层固体表面的吸附势决定了吸附作用力的大小，因此影响煤层气吸附量。对于煤层气吸附而言，单位质量煤层的表面积大，吸附的煤层气量才可能多。煤层吸附剂的表面积由颗粒的外表面积和颗粒中孔隙的内表面积组成。煤层的外表面积与内表面积相比可以忽略。因此，煤层比表面积取决于孔径的大小与分布。 值得注意的是：煤层气—固界面分子力的作用强弱或影响的大小与煤层介质渗透性是密切相关的。为了探讨煤层气—固界面分子作用与煤层介质渗透性的关系，需要建立简化模型。可采取用数学处理的理论模型来表示煤层介质，以建立其不同性质间的相互关系。非常遗憾的是，由于煤层介质的孔隙结构和形状及大小各种各样，要想从数学的角度建立起精确的孔隙模型是困难的。并且，煤层气吸附是多分子层的，使得从数学上得出煤层气—固界面作用与煤层渗透性的关系变得更加复杂。但是，考虑到分子间的相互作用力随分子间距离的增大而迅速减小的特点，采用最简单的毛细管模型和单多分子层吸附简化模型，还是可以获得煤层气—固界面作用与煤层渗透性的定性或半定量的关系。 收稿日期：’"")#!!#"+ 基金项目：国家$,)项目（编号：’""’;5’!!,""）；国家自然科学基金项目（面上项目，编号：("’"’")&） 作者简介：邓英尔（!$&,—），男，汉族，湖南邵阳人，博士，四川大学教授，从事渗流力学、环境岩土工程等方面研究< ? (’?煤田地质与勘探 ;=9->6=-=>?@6A8-=B97C=D EFG*)’DF*)H2/*’""( 万方数据