温度影响下煤层气运移规律研究

论文摘要

煤层气是一种新型洁净能源,它将是21世纪新兴的接替能源,其勘探开发必将是接替常规天然气资源最有前景和现实的途径之一。在以往的研究中,温度对煤层气运移规律的影响考虑的不是很全面,本文在前人研究的成果基础上,通过实验的方法得出煤层气渗透率与温度的关系式,以此关系式建立了煤层气渗流的数学模型,具体工作如下:1、分析了煤层瓦斯的贮存环境。从气藏类型、气源、储集层岩性、孔隙结构、流动机理、储层特性、产出机理等多方面对比了煤层气与常规天然气的区别。2、介绍了煤层气生成的三个阶段;探讨了物理吸附、化学吸附在煤层气吸附解析中的作用;介绍了温度对煤层气运移规的影响因素。3、通过现场实验,测得不同压力及温度下,煤层气的流量,通过表达式,煤层气渗透率与温度的数据关系。通过曲线拟合以及数值分析中的最小二程拟合的方法,得出了煤层气渗透率与温度的关系式:S（x）=a0+a1x+a2x2。4、建立了煤层气运移过程中,温度场、渗流场以及煤岩变形场方程以及各场的边界条件初始条件。5、利用COMSOL Multiphysics软件,建立了简单的煤层气贮存运移模型。在一定的边界条件下,得出温度分布图以及温度与渗透系数的关系图。从而验证的所推导的耦合数学模型模拟真实煤岩体内煤层气流动的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 煤层气概况
• 1.2 煤层气开发利用现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文主要的研究内容
• 第二章 煤层气储层特征及储运形态
• 2.1 煤层气的地质特征
• 2.1.1 煤层气的基本特征
• 2.1.2 煤层气的生成
• 2.1.3 孔隙系统
• 2.2 煤层气的储运形态
• 2.2.1 吸附解析机理
• 2.2.2 吸附的数学模型
• 2.2.3 煤层气的扩散
• 2.2.4 达西定律
• 2.2.5 温度对煤层气的影响分析
• 第三章 温度影响下煤层气渗透率实验
• 3.1 实验的目的
• 3.2 实验的原理与装置
• 3.2.1 吸附解析的测定原理
• 3.2.2 渗透率的测定原理
• 3.2.3 实验装置
• 3.3 实验过程
• 3.3.1 实验前的准备
• 3.3.2 实验过程
• 3.4 结果分析
• 第四章 煤层气多场耦合数学模型
• 4.1 基本假设
• 4.2 煤层温度场方程及边界初始条件
• 4.3 渗流场方程及边界初始条件
• 4.4 煤岩变形场方程及边界初始条件
• 4.5 各场耦合关系
• 第五章 基于 COMSOL 的煤层气运移规律数值模拟
• 5.1 COMSOL 软件简介
• 5.2 计算模型及参数确定
• 5.3 计算结果与分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的工作