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临界解吸压力是一个错误概念

(2012-07-08 07:53:18)
标签:

杂谈

分类: 技术
煤层气开采的第一步是采(排)水降压,当地层压力降到某个压力之后,才会有天然气从井底采出。这个开始采出天然气的压力,就是所谓的临界解吸压力。煤层气为何会有临界解吸压力?是因为原始地层压力下的煤层气吸附浓度没有达到饱和吸附浓度。

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临界解吸压力看似正确,其实是一个错误概念。这都是由于我们这些工科出身的研究人员,缺乏对理化基础理论的深入理解所致。

煤岩层都是由煤基质岩块和割理(裂缝)组成的,裂缝中充满了地层水。

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若在地层水中溶解一定浓度的甲烷分子,将会有少量的甲烷分子吸附到煤基质表面上去,吸附浓度满足下面的液相Langmuir方程,这时的吸附量与压力没有关系,而与地层水中的甲烷浓度有关。通过先溶解,然后再吸附到基质表面上去的甲烷数量很少,基本上不具有开采价值。
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实际情况并不是先溶解再吸附,而是先由煤基质生成甲烷分子,然后再溶解到地层水中。由于煤基质的生烃数量大,地层水的溶解能力小,致使大量的甲烷分子都堆积在煤基质的裂缝顶部。这就像往一杯水里放入过量的糖一样,只有少量的糖溶解了,大量的糖都堆积在了杯子的底部。这种堆积在煤岩裂缝中的甲烷分子数量巨大,由于它不是吸附量,因此也不能用吸附公式进行描述,这部分堆积甲烷属于自由气。开采煤层气,就是要开采这部分自由气。

http://www.agoil.cn/bbs/attachment/Mon_1111/317_272209_14d153d1d5e66ed.gif?3

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采水降压就是让自由气膨胀,超过裂缝的溢出点时,就会向井底流动,并最终从被开采出来。

由于煤岩裂缝中堆积了自由气,因此地层水是饱和了甲烷分子的,并不像人们通常认为的那样没有饱和。只要地层水压力降低,就会有气体从水中脱出。但是,当地层压力降低幅度较小时,气体不连续,井底不会产出气体。只有当压力下降幅度较大,气体成为连续的自由气相之后,就会源源不断地从井底产出了。

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