鉆井液對煤心煤層氣解吸損失量的影響

第43卷 第1期

2015年2月 Vol. 43 No.1 COAL GEOLOGY & EXPLORATION Feb. 2015 煤田地質(zhì)與勘探 文章編號: 1001-1986(2015)01-0030-05

鉆井液對煤心煤層氣解吸損失量的影響

謝向向1，張玉貴1,2，姜家鈺1，張大偉1

(1. 河南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，河南 焦作 454000；2. 河南省瓦斯地質(zhì)與

瓦斯治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室—省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，河南 焦作 454002)

摘要: 為了準(zhǔn)確求取鉆井液作用下煤心煤層氣解吸損失量，借助物理化學(xué)、界面化學(xué)、表面浸潤、浸潤相變和煤化學(xué)等理論，并通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，討論了游離態(tài)煤層氣對解吸損失量的影響，探討了鉆井液作用下液置氣和水鎖現(xiàn)象對煤層氣解吸機(jī)理的影響。結(jié)果表明：在鉆井液作用下，煤心煤層氣解吸是多因素動態(tài)耦合作用的結(jié)果，煤層氣原始壓力、煤結(jié)構(gòu)破壞類型、粒度、煤級、提鉆速度和裝罐時(shí)間是影響煤層氣解吸損失量的主要因素；另外，煤心煤層氣在鉆井液和空氣兩種介質(zhì)中有置換解吸、變壓解吸和常壓解吸3種解吸過程。

關(guān) 鍵 詞：鉆井液；煤心煤層氣；損失量；液置氣；水鎖；解吸

中圖分類號：P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.01.007

The influence of drilling fluid on coal bed methane desorption loss of coal core

XIE Xiangxiang1, ZHANG Yugui1,2, JIANG Jiayu1, ZHANG Dawei1

(1. College of Safety Science and Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China; 2. State Key

Laboratory Cultivation Base for Gas Geology and Gas Control, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454002, China) Abstract: In order to accurately calculate the loss of CBM under the effect of drilling fluid, in this paper, with the help of physical chemistry theory, interfacial chemistry theory, surface wetting theory, wetting transition theory, coal chemistry theory and so on, meanwhile through the relevant experiment, the influence of free CBM on loss quantity was discussed. The influence of ''liquid-replaced gas'' and ''water locking'' phenomena on the desorption mechanism of CBM under the effect of drilling fluid was investigated. The results show that CBM desorption of coal core is the result of dynamic coupling of multi-factors under the effect of drilling fluid. CBM in-situ pressure, failure type, granularity, coal rank, core-hoisting velocity and canning time are the main factors influencing the desorption loss of CBM. Furthermore, CBM of coal core have three kinds of desorption process in the medium of drilling fluid and air: displacement desorption, variable pressure desorption, atmospheric pressure desorption.

Key words: drilling fluid; coal core CBM; loss quantity; liquid-replaced gas; water locking; desorption

準(zhǔn)確的氣含量數(shù)據(jù)是煤層氣開發(fā)規(guī)劃中估算資

源量必不可少的參數(shù)之一，它關(guān)系到產(chǎn)氣能力的預(yù)

測、布井和開采條件的確定，決定著煤層氣資源前

景的好壞及能否進(jìn)行經(jīng)濟(jì)開發(fā)[1]。在煤層氣含量測

試過程中，自然解吸量和殘存量為實(shí)際測定值，氣

含量的誤差主要來自損失量的求取。煤層氣損失量

是鉆頭鉆開煤層到煤樣裝罐密封連通解吸儀開始解

吸之前釋放掉的氣含量，準(zhǔn)確求取損失量是煤層氣

含量測定的難點(diǎn)[2-5]，也是一個(gè)亟待解決的基礎(chǔ)科學(xué)

問題[6]。目前，國內(nèi)外各類煤心煤層氣損失量推算

方法均是基于煤樣在空氣介質(zhì)中的解吸規(guī)律和煤樣提至地面測得的氣體解吸數(shù)據(jù)來推算取心過程煤層氣在鉆井液介質(zhì)中的損失量[7]，實(shí)質(zhì)上，煤心煤層氣在空氣介質(zhì)中解吸擴(kuò)散為等壓解吸過程，而在鉆井液條件下是個(gè)變壓解吸過程[8]。 前人對空氣介質(zhì)中煤層氣解吸損失量做過大量研究，而對鉆井液作用下煤心煤層氣解吸損失量的研究很少，尤其是對鉆井液作用下煤心煤層氣各階段不同解吸機(jī)理對損失量的研究尚無報(bào)道，且現(xiàn)行各類煤層氣損失量均不包括游離態(tài)煤層氣含量[9]。本文通過實(shí)驗(yàn)室空氣介質(zhì)中煤層氣解吸實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場煤心煤層氣解吸實(shí)驗(yàn)，并借鑒前人相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)[8,10-11]，對鉆收稿日期: 2013-07-26

基金項(xiàng)目: 國家科技重大專項(xiàng)課題(2011ZX05040-005)；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40772094)

作者簡介: 謝向向(1986–)，男，河南商丘人，碩士，從事煤層氣地質(zhì)與工程研究. E-mail：xiangxiangxiehpu@163.com

張玉貴，姜家鈺，等. 鉆井液對煤心煤層氣解吸損失量的影響[J]. 煤田地質(zhì)與勘探，2015，43(1)：30–34. 引用格式: 謝向向，

久久建筑網(wǎng)i5h4u.cn提供大量：建筑圖紙、施工方案、工程書籍、建筑論文、合同表格、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、CAD圖紙等內(nèi)容。