煤層氣儲(chǔ)層特征課件

1、第一章 緒論第二章 煤層氣儲(chǔ)層特征第三章 煤層氣鉆井技術(shù)與工程設(shè)計(jì)第四章 煤層氣工程管理與質(zhì)量控制第五章 煤層氣測(cè)井第六章 煤層氣鉆井第七章 煤層氣增產(chǎn)技術(shù)第八章 煤層氣排采控制理論與工藝技術(shù)第九章 煤層氣數(shù)值模擬煤層氣開(kāi)發(fā)與開(kāi)采2.1 2.1 煤的化學(xué)組成、巖石學(xué)特征煤的化學(xué)組成、巖石學(xué)特征2.2 2.2 煤層特征描述及煤層氣賦存狀態(tài)煤層特征描述及煤層氣賦存狀態(tài)2.3 2.3 煤儲(chǔ)層的孔隙與天然裂隙煤儲(chǔ)層的孔隙與天然裂隙2.4 2.4 煤儲(chǔ)層的滲透性煤儲(chǔ)層的滲透性2.5 2.5 煤儲(chǔ)層的孔隙壓力與原地應(yīng)力煤儲(chǔ)層的孔隙壓力與原地應(yīng)力2.6 2.6 煤儲(chǔ)層的吸附性、含氣性煤儲(chǔ)層的吸附性、含氣性2

2、.7 2.7 吸附飽和度與臨界解吸壓力吸附飽和度與臨界解吸壓力2.8 2.8 煤的煤階概念及特點(diǎn)煤的煤階概念及特點(diǎn)煤層氣儲(chǔ)層特征煤：煤：一、成煤物質(zhì)與聚煤作用由于成煤物質(zhì)和聚煤條件由于成煤物質(zhì)和聚煤條件的不同，煤分為：的不同，煤分為： 腐植煤腐植煤 殘植煤殘植煤 腐泥煤腐泥煤由高等植物、浮游生物經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)作用形成固體可由高等植物、浮游生物經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)作用形成固體可燃礦產(chǎn)，包括有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物，由于生物化學(xué)作用的不同燃礦產(chǎn)，包括有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物，由于生物化學(xué)作用的不同和地質(zhì)化學(xué)因素的差異，使煤成為含有幾十種煤巖顯微組分和地質(zhì)化學(xué)因素的差異，使煤成為含有幾十種煤巖顯微組分的復(fù)雜混合物

3、。組成、結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜且不均一。的復(fù)雜混合物。組成、結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜且不均一。 煤層：煤層：一、成煤物質(zhì)與聚煤作用一、成煤物質(zhì)與聚煤作用獨(dú)特的賦存狀態(tài)：以吸附態(tài)為主獨(dú)特的賦存狀態(tài)：以吸附態(tài)為主非常規(guī)儲(chǔ)層：典型的自生自儲(chǔ)、多重孔滲的有機(jī)儲(chǔ)層非常規(guī)儲(chǔ)層：典型的自生自儲(chǔ)、多重孔滲的有機(jī)儲(chǔ)層特有的產(chǎn)出機(jī)理：排水特有的產(chǎn)出機(jī)理：排水降壓降壓解吸采氣解吸采氣一、成煤物質(zhì)與聚煤作用成煤物質(zhì)：成煤物質(zhì)：一、成煤物質(zhì)與聚煤作用聚煤作用：聚煤作用：聚煤作用是古氣候、古植物、古地理和古構(gòu)造諸因素綜合作用由高等植物及浮游生物經(jīng)過(guò)復(fù)雜物理化學(xué)變化聚集成煤的過(guò)程。 物質(zhì)基礎(chǔ)物質(zhì)基礎(chǔ)：植物遺體； 氣候條件氣候條件：溫暖潮濕； 古

4、地理?xiàng)l件古地理?xiàng)l件：常年積水洼地； 古構(gòu)造條件古構(gòu)造條件：緩慢下沉。一、成煤物質(zhì)與聚煤作用河流相河流相沖積相沖積相沼澤相沼澤相一、成煤物質(zhì)與聚煤作用一、成煤物質(zhì)與聚煤作用成煤作用：成煤作用：是原始成煤物質(zhì)成煤物質(zhì)最終轉(zhuǎn)化成煤煤的全部作用，它分為泥炭化泥炭化作用、煤化煤化作用兩個(gè)階段。一、成煤物質(zhì)與聚煤作用從成煤原始物質(zhì)的堆積，經(jīng)生物化學(xué)作用直到泥炭的形成，稱為泥炭化作用階段；當(dāng)泥炭形成后，由于沉積盆地的沉降，泥炭被埋藏于深處，在溫度、壓力增高等物理、化學(xué)作用下，形成褐煤、煙煤、無(wú)煙煤，稱為煤化作用階段。對(duì)于腐泥來(lái)說(shuō)，則經(jīng)歷了硬腐泥、腐泥褐煤、腐泥亞煙煤、腐泥煙煤到腐泥無(wú)煙煤的媒化作用。成煤作用

5、：成煤作用：第二次煤化作用階躍： 熱裂解氣生成 濕潤(rùn)熱、內(nèi)在水分、環(huán)縮合度等極小 孔隙率、總孔容、微孔孔容、孔比表面 積等繼續(xù)增大 生氣作用和吸附性進(jìn)一步增強(qiáng) 含氣量增高主要依賴于有限新生孔容空間第三次和第四次煤化作用階躍： 甲基大量脫落 大分子結(jié)構(gòu)有序化程度明顯增強(qiáng) 孔隙率、孔容、孔比表面積、基本結(jié) 構(gòu)單元等達(dá)到極大 孔隙空間明顯增大 吸附性極度增強(qiáng)第四次煤化作用階躍之后： 生氣作用基本停止，氣源消失 鏡質(zhì)組孔隙率、總孔容、微孔孔容、 孔比表面積等顯著變少 內(nèi)在水分從增大變?yōu)闇p小 吸附熱開(kāi)始急劇降低 吸附能力趨于消失第一次煤化作用階躍： 水分顯著減少 邊基側(cè)鏈脫落生成油氣 煤中微孔增多，比表

6、面積增大 吸附性增強(qiáng) 孔隙空間被快速充填煤層氣生成吸附性增強(qiáng)煤層氣儲(chǔ)集生成作用停止吸附性消失煤層氣殘留/逸散二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤質(zhì)特征煤的結(jié)構(gòu)煤的結(jié)構(gòu)二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤質(zhì)特征煤的結(jié)構(gòu)煤的結(jié)構(gòu)規(guī)則部分規(guī)則部分二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤質(zhì)特征煤的結(jié)構(gòu)煤的結(jié)構(gòu)不規(guī)則部分不規(guī)則部分二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤質(zhì)特征煤的結(jié)構(gòu)煤的結(jié)構(gòu)二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤質(zhì)特征煤的結(jié)構(gòu)煤的結(jié)構(gòu) 煤的工業(yè)分析又叫煤的技術(shù)分析或?qū)嵱梅治?。它包括水分水分、灰分灰分和揮發(fā)分揮發(fā)分產(chǎn)率以及固定碳固定碳四個(gè)項(xiàng)目，用作評(píng)價(jià)煤質(zhì)的基本依據(jù)。 煤質(zhì)特征：煤質(zhì)特征： 通過(guò)工業(yè)分析指標(biāo)來(lái)表征通過(guò)工業(yè)分析指標(biāo)來(lái)表征二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤

7、質(zhì)特征煤是一種有機(jī)巖，利用研究巖石的方法來(lái)研究煤的學(xué)科稱為煤巖學(xué)。換言之，煤巖即煤的有機(jī)巖石性質(zhì)和特征。 煤巖特征：煤巖特征：二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤質(zhì)特征二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤質(zhì)特征宏觀煤巖特征：宏觀煤巖特征：按宏觀煤巖成分的組合及其按宏觀煤巖成分的組合及其反映出來(lái)的平均光澤強(qiáng)度，可劃反映出來(lái)的平均光澤強(qiáng)度，可劃分為四種宏觀煤巖類(lèi)型，即：分為四種宏觀煤巖類(lèi)型，即：光亮型煤光亮型煤半亮型煤半亮型煤半暗型煤半暗型煤暗淡型煤暗淡型煤二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤質(zhì)特征宏觀煤巖成分是用肉眼宏觀煤巖成分是用肉眼可以區(qū)分的煤的基本組可以區(qū)分的煤的基本組成單位，包括：成單位，包括：鏡煤鏡煤亮煤亮煤暗煤暗煤絲炭

8、。絲炭。二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤質(zhì)特征中國(guó)煤的分類(lèi)：中國(guó)煤的分類(lèi)：根據(jù)中國(guó)煤炭分類(lèi)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB575186)規(guī)定，煤分為14大類(lèi)。 u 無(wú)煙煤（anthracite)u 貧煤(meager coal)u 貧瘦煤(meager lean coal)u 瘦煤 (1ean coa1)u 焦煤(coking coal)u 肥煤(fat coaL)u 氣煤(gas coal)u 13焦煤(13 coking coal)u 氣肥煤(gasfat coal)u 12中粘煤(12 medium caking coal)u 弱粘煤(weakly caking coa1)u 不粘煤(noncaking coal

9、)u 長(zhǎng)餡煤(long flame coal)u 褐煤 (brown coal；1ignite)二、煤的化學(xué)組成與煤巖煤質(zhì)特征煤的物理性質(zhì)：煤的物理性質(zhì)：煤的物理性質(zhì)主要包括五個(gè)方面，即： 光學(xué)性質(zhì)：顏色、光澤、反射率、折射率、吸收率； 機(jī)械性質(zhì)：硬度、脆度、可磨性、斷口； 空間結(jié)構(gòu)性質(zhì)：比重、表而積、孔隙度、壓縮性； 電磁性質(zhì)：介電常數(shù)、導(dǎo)電性、磁性； 熱性質(zhì)：比熱，導(dǎo)熱性等。一、煤層特征描述煤層的發(fā)育特征：含煤地層、含煤系數(shù)、煤層及煤層組、煤層穩(wěn)定性、煤層結(jié)構(gòu)、煤層分叉與尖滅、夾矸等。煤層的幾何特征：煤層厚度、煤層底板標(biāo)高、煤層埋深等二、煤體結(jié)構(gòu)分類(lèi)原生結(jié)構(gòu)煤原生結(jié)構(gòu)煤構(gòu)構(gòu) 造造 煤煤碎裂

10、煤碎裂煤碎粒煤碎粒煤糜棱煤糜棱煤煤體結(jié)構(gòu)煤體結(jié)構(gòu)瓦斯地質(zhì)學(xué)中對(duì)煤體結(jié)構(gòu)進(jìn)行的宏觀分類(lèi)是根據(jù)煤體破壞程度進(jìn)行瓦斯地質(zhì)學(xué)中對(duì)煤體結(jié)構(gòu)進(jìn)行的宏觀分類(lèi)是根據(jù)煤體破壞程度進(jìn)行的，可分為原生結(jié)構(gòu)煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤的，可分為原生結(jié)構(gòu)煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤二、煤體結(jié)構(gòu)分類(lèi)三、煤層氣賦存狀態(tài)認(rèn)識(shí)和了解煤層氣在儲(chǔ)層中的賦存狀態(tài)，是地質(zhì)評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容，是勘探開(kāi)發(fā)的必要工作。目前人們普遍接受的觀點(diǎn)是煤層氣以 、 和 三種形式儲(chǔ)集在煤儲(chǔ)層中，且以 為主。溶解態(tài) 游離態(tài)吸附態(tài)吸附態(tài)吸附態(tài)吸附態(tài)吸附態(tài)溶解態(tài)溶解態(tài)游離態(tài)游離態(tài)吸附等溫線吸附等溫線吸附態(tài)煤層氣可用吸附狀態(tài)方程來(lái)表達(dá)，但最直觀的是吸附等溫線，即狀態(tài)方

11、程的圖示形式，它反映了等溫條件下吸附量與壓力的關(guān)系。吸附等溫線在煤層氣研究中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面： 評(píng)價(jià)煤層對(duì)氣體的最大吸附能力，實(shí)測(cè)值往往偏低； 預(yù)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中儲(chǔ)層壓力降低時(shí)釋放出氣體的最大值和釋放速率； 確定臨界解吸壓力。 確定氣飽和度。特別是在氣體處于未飽和狀態(tài)，即所含氣體量未達(dá)到最大吸附能力時(shí)，這一測(cè)試相當(dāng)重要。一、煤儲(chǔ)層的孔隙 一、煤儲(chǔ)層的孔隙煤的孔隙類(lèi)型及其成因簡(jiǎn)述注：+ + + 為作用大；+ + 為作用中等；+ 為作用小；空白為沒(méi)有作用一、煤儲(chǔ)層的孔隙一、煤儲(chǔ)層的孔隙一、煤儲(chǔ)層的孔隙煤的基質(zhì)孔隙特征煤的基質(zhì)孔隙特征與煤化程度有密切與煤化程度有密切關(guān)系。隨煤化程度關(guān)系。隨煤

12、化程度升高，基質(zhì)孔隙的升高，基質(zhì)孔隙的孔容和孔面積出現(xiàn)孔容和孔面積出現(xiàn)有規(guī)律的變化有規(guī)律的變化煤儲(chǔ)層的天然裂隙割理是內(nèi)生裂隙，與構(gòu)造作用形成的外生裂隙相對(duì)應(yīng)，割理是內(nèi)生裂隙，與構(gòu)造作用形成的外生裂隙相對(duì)應(yīng)，是煤化過(guò)程中失水及烴類(lèi)產(chǎn)生，煤基質(zhì)收縮引起張力及是煤化過(guò)程中失水及烴類(lèi)產(chǎn)生，煤基質(zhì)收縮引起張力及高流體壓力引起，通常分為兩組，面割理和端割理，互高流體壓力引起，通常分為兩組，面割理和端割理，互相垂直，且垂直于層面方向相垂直，且垂直于層面方向面割理：割理中延伸距離較長(zhǎng)、范面割理：割理中延伸距離較長(zhǎng)、范圍較大的一組，受最大主應(yīng)力控制圍較大的一組，受最大主應(yīng)力控制端割理：延伸范圍局限于面割理之端割

13、理：延伸范圍局限于面割理之間，受最小主應(yīng)力控制間，受最小主應(yīng)力控制煤儲(chǔ)層的天然裂隙煤儲(chǔ)層的天然裂隙組合類(lèi)型網(wǎng)格狀半網(wǎng)狀孤網(wǎng)狀孤立狀特征主內(nèi)生裂隙與次內(nèi)生裂隙均相交部分主內(nèi)生裂隙存在與之相交的次內(nèi)生裂隙大部分次內(nèi)生裂隙僅一端與主內(nèi)生裂隙相交大部分次內(nèi)生裂隙兩端均不與內(nèi)生裂隙相交僅發(fā)育主內(nèi)生裂隙或次內(nèi)生裂隙示意圖 相對(duì)滲透性好中等差很差內(nèi)生裂隙組合類(lèi)型表煤儲(chǔ)層的天然裂隙煤儲(chǔ)層的天然裂隙煤的顯微裂隙組合關(guān)系煤的顯微裂隙組合關(guān)系 a 規(guī)則網(wǎng)狀割理,面割理和端割理將煤體切割成立方體基質(zhì)塊,平頂山六礦下石盒子組b 不規(guī)則網(wǎng)狀割理,無(wú)法區(qū)分面割理與端割理,濟(jì)源下冶太原組C-直線型斷續(xù)、連續(xù)割理,僅發(fā)育一組面

14、割理,平頂山一礦下石盒子組割理及裂隙不同形態(tài)割理及裂隙不同形態(tài)割理及裂隙不同形態(tài)割理及裂隙不同形態(tài)d S 型割理,僅發(fā)育一組斷續(xù)展布的張性面割理,晉城寺河礦山西組3 號(hào)煤e 多期疊加型,反映兩期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用結(jié)果,反光, 160 ,焦作古漢山山西組煤儲(chǔ)層的天然裂隙圖圖2.21 I1 2.21 I1 中面割理沿最大主應(yīng)力場(chǎng)方向延伸，端割理則沿最小主應(yīng)力中面割理沿最大主應(yīng)力場(chǎng)方向延伸，端割理則沿最小主應(yīng)力場(chǎng)影響延伸，從而形成規(guī)則的網(wǎng)狀割理。當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)各向同性或較弱場(chǎng)影響延伸，從而形成規(guī)則的網(wǎng)狀割理。當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)各向同性或較弱時(shí)，形成不規(guī)則網(wǎng)狀割理（圖時(shí)，形成不規(guī)則網(wǎng)狀割理（圖2.212.21中

15、中I2 I2 ）。如果主應(yīng)力差較大，則形成）。如果主應(yīng)力差較大，則形成線性連續(xù)或孤立狀割理（線性連續(xù)或孤立狀割理（II1II1）。剪切應(yīng)力作用下形成）。剪切應(yīng)力作用下形成S S型割理型割理 (II2)(II2)。多期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下形成復(fù)雜的割理類(lèi)型（多期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用下形成復(fù)雜的割理類(lèi)型（IIIIII）。）。煤儲(chǔ)層的天然裂隙不同規(guī)模裂隙特征割理密度與煤階早在早在1963 1963 年年Ammosov Ammosov 與與Eremin Eremin 就指出割理密度從就指出割理密度從褐煤到中揮發(fā)分煙煤逐漸褐煤到中揮發(fā)分煙煤逐漸增加，然后向無(wú)煙煤又逐增加，然后向無(wú)煙煤又逐漸降低的現(xiàn)象漸降低的現(xiàn)象存

16、在存在3 3種關(guān)系：種關(guān)系：（1 1）隨煤階增高呈偏正態(tài)）隨煤階增高呈偏正態(tài)分布，表達(dá)式為分布，表達(dá)式為割理密度與煤階第二種與第二種與Laubach Laubach 等人的相同，等人的相同，割理密度隨煤階增高在割理密度隨煤階增高在R Ro,max=1.3%o,max=1.3%時(shí)達(dá)到極大值，時(shí)達(dá)到極大值，之后保持穩(wěn)定之后保持穩(wěn)定割理密度與煤階割理密度隨煤階升高而增加，在Ro,max=1.3%時(shí)達(dá)到極大值，而后在Ro,max=1.3% to 4%之間緩慢降低，當(dāng)Ro,max 超過(guò)4%后割理密度不再變化上述分析可得出一個(gè)重要結(jié)論：割理在中等煤階焦煤、揮發(fā)性煙煤中最為發(fā)育，為割理發(fā)育預(yù)測(cè)提供了思路。割

17、理與礦化作用割理的礦化是指煤化作用，甚至后生作割理的礦化是指煤化作用，甚至后生作用過(guò)程中，割理被礦物質(zhì)充填形成脈體。用過(guò)程中，割理被礦物質(zhì)充填形成脈體。割理的充填直接影響其導(dǎo)流能力和儲(chǔ)層割理的充填直接影響其導(dǎo)流能力和儲(chǔ)層的連通性，引起人們關(guān)注。的連通性，引起人們關(guān)注。充填礦物為石英、方解石、黃鐵礦等自充填礦物為石英、方解石、黃鐵礦等自生或后生礦物生或后生礦物割理與煤類(lèi)型割理分布在亮煤割理分布在亮煤及鏡煤中及鏡煤中煤儲(chǔ)層的天然裂隙 煤中裂隙觀察研究應(yīng)從煤中裂隙觀察研究應(yīng)從宏觀宏觀到到微觀微觀逐步逐步深化深化。 首先分析礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景，有目的地設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，在裸露完整、首先分析礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景，有

18、目的地設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，在裸露完整、干擾小的觀測(cè)點(diǎn)易于追蹤的代表性煤壁進(jìn)行干擾小的觀測(cè)點(diǎn)易于追蹤的代表性煤壁進(jìn)行觀察描述觀察描述。觀測(cè)時(shí)，要求。觀測(cè)時(shí)，要求方向定位準(zhǔn)確，主次關(guān)系明了，對(duì)肉眼可見(jiàn)的裂隙幾何形態(tài)參數(shù)量化。方向定位準(zhǔn)確，主次關(guān)系明了，對(duì)肉眼可見(jiàn)的裂隙幾何形態(tài)參數(shù)量化。 然后采集然后采集定向樣品定向樣品，進(jìn)行微小裂隙的觀測(cè)分析。采樣要標(biāo)定樣品，進(jìn)行微小裂隙的觀測(cè)分析。采樣要標(biāo)定樣品的空間方位（盡可能與天然裂隙的破裂方向一致），并保證一定的塊的空間方位（盡可能與天然裂隙的破裂方向一致），并保證一定的塊度。定向樣品磨制成二維或三維光潔面，在層理面上觀測(cè)裂隙的度。定向樣品磨制成二維或三維光潔面，

19、在層理面上觀測(cè)裂隙的方向、方向、主次關(guān)系、長(zhǎng)度、寬度、密度、間距主次關(guān)系、長(zhǎng)度、寬度、密度、間距，剖面上觀測(cè)裂隙高度、垂向分，剖面上觀測(cè)裂隙高度、垂向分布情況以及布情況以及組合關(guān)系組合關(guān)系等。等。煤儲(chǔ)層的天然裂隙煤中裂隙的研究以采集煤中裂隙的研究以采集裂隙參數(shù)裂隙參數(shù)為途徑，以識(shí)別為途徑，以識(shí)別裂隙的類(lèi)型、切割關(guān)系、空間分布規(guī)律和形成機(jī)裂隙的類(lèi)型、切割關(guān)系、空間分布規(guī)律和形成機(jī)制為內(nèi)容，以查明裂隙對(duì)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)的影響制為內(nèi)容，以查明裂隙對(duì)煤層氣勘探開(kāi)發(fā)的影響為目的。裂隙參數(shù)包括張開(kāi)度、長(zhǎng)度、高度、產(chǎn)為目的。裂隙參數(shù)包括張開(kāi)度、長(zhǎng)度、高度、產(chǎn)狀、充填特征、裂隙密度及空間組合特征等。室狀、充填特

20、征、裂隙密度及空間組合特征等。室內(nèi)光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡內(nèi)光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡等的觀測(cè)查明裂隙的微觀特征。等的觀測(cè)查明裂隙的微觀特征。煤儲(chǔ)層的天然裂隙（1 1）高產(chǎn)煤層氣藏預(yù)測(cè)）高產(chǎn)煤層氣藏預(yù)測(cè)一般而言一般而言, , 中變質(zhì)亮煤一半亮煤割理最發(fā)育中變質(zhì)亮煤一半亮煤割理最發(fā)育, , 具有較高的具有較高的滲透率滲透率, , 因此因此, , 在其它條件在其它條件, , 如含氣率、解吸一擴(kuò)散速率如含氣率、解吸一擴(kuò)散速率等等 滿足時(shí)滿足時(shí), , 是煤層氣勘探的首選目標(biāo)。是煤層氣勘探的首選目標(biāo)。（2 2）最佳開(kāi)發(fā)策略的制定。）最佳開(kāi)發(fā)策略的制定。通常面割理方向滲透率是

21、其它方向的通常面割理方向滲透率是其它方向的 3 310 10 倍倍, , 與端割與端割理滲透率之比高達(dá)理滲透率之比高達(dá)1717：1 1 。鉆井及壓裂方向垂直于面割理方向。鉆井及壓裂方向垂直于面割理方向。2022-3-2455儲(chǔ)集層的滲透性是指在一定壓力差下，允許流體通過(guò)儲(chǔ)集層的滲透性是指在一定壓力差下，允許流體通過(guò)其連通孔隙的性質(zhì)，也就是說(shuō)，滲透性是指巖石傳導(dǎo)其連通孔隙的性質(zhì)，也就是說(shuō)，滲透性是指巖石傳導(dǎo)流體的能力，滲透性優(yōu)劣用滲透率表示。流體的能力，滲透性優(yōu)劣用滲透率表示。表達(dá)式表達(dá)式適用單位為md,1md=10-3m2一一 、概念、概念粘度為1mpa.S的流體，在壓差1atm作用下，在通過(guò)

22、1cm2、長(zhǎng)度為1cm的多孔介質(zhì)，其流量為1cm3/s時(shí)，該多孔介質(zhì)滲透率即為一達(dá)西2022-3-2456一一 、概念、概念有效滲透率：煤中多相流體共存時(shí)，煤層對(duì)其中的每有效滲透率：煤中多相流體共存時(shí)，煤層對(duì)其中的每相流體滲透率稱為有效滲透率，分別用相流體滲透率稱為有效滲透率，分別用kw和和kg來(lái)表示來(lái)表示水和氣的滲透率，則水和氣的滲透率，則相對(duì)滲透率：煤中多相流體共存時(shí)，每相流體有效滲相對(duì)滲透率：煤中多相流體共存時(shí)，每相流體有效滲透率與其絕對(duì)滲透率比值，分別用透率與其絕對(duì)滲透率比值，分別用krw和和krg來(lái)表示水和來(lái)表示水和氣的相對(duì)滲透率，則氣的相對(duì)滲透率，則2022-3-2457二、滲透率

23、影響因素二、滲透率影響因素1. 有效應(yīng)力與原地應(yīng)力有效應(yīng)力為總應(yīng)力減去儲(chǔ)層流體壓力。垂直于裂隙方向的總應(yīng)力減去裂隙內(nèi)流體壓力，所得的有效應(yīng)力稱為有效正應(yīng)力，它是裂隙寬度變化的主控因素。有效應(yīng)力增加，導(dǎo)致裂隙寬度減小，甚至閉合，使?jié)B透率急劇下降。Somerton 的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)的有效應(yīng)力（ ）與滲透率（k）存在如下關(guān)系Mckee 等給出了更為完善的關(guān)系式2022-3-2458王洪林等根據(jù)大量資料指出隨著有效應(yīng)力的增加，滲透率呈指數(shù)降低二、滲透率影響因素二、滲透率影響因素2022-3-2459原地應(yīng)力，特別是最小主應(yīng)力對(duì)煤儲(chǔ)層的滲透性影響嚴(yán)重二、滲透率影響因素二、滲透率影響因素2022-3-246

24、02. Klinkenberg效應(yīng)在多孔介質(zhì)中，氣體分子就與通道壁相互作用（碰撞），從而造成氣體分子沿孔隙表面滑移，增加了分子流速，這一現(xiàn)象稱分子滑移現(xiàn)象，這種由氣體分子和固體間的相互作用產(chǎn)生的效應(yīng)稱Klinkenberg 效應(yīng)由上式可知由Klinkenberg效應(yīng)造成滲透率的增量為：二、滲透率影響因素二、滲透率影響因素K：氣測(cè)滲透率 ，ko：等效液相滲透率 b：滑脫常數(shù) pm：壓力差2022-3-24613. 基質(zhì)收縮效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明，煤體在吸附氣體或解吸氣體時(shí)可引起自身的膨脹與收縮。煤層氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中，儲(chǔ)層壓力降至臨界解吸壓力以下時(shí)，煤層氣便開(kāi)始解吸。由于煤體在側(cè)向上是受?chē)薜?，因此煤基質(zhì)的收縮

25、不可能引起煤層整體的水平應(yīng)變，只能沿裂隙發(fā)生局部側(cè)向應(yīng)變。基質(zhì)沿裂隙的收縮造成水平應(yīng)力下降，有效應(yīng)力相應(yīng)減小，裂隙寬度增加，滲透率增高。二、滲透率影響因素二、滲透率影響因素2022-3-2462滲透率與樣品尺寸的關(guān)系滲透率與樣品尺寸的關(guān)系由于煤的天然裂縫發(fā)育特征，由于煤的天然裂縫發(fā)育特征，較大樣品顯示出滲透率較高。較大樣品顯示出滲透率較高。4. 樣品尺寸二、滲透率影響因素二、滲透率影響因素2022-3-2463三、滲透率測(cè)量方法三、滲透率測(cè)量方法1. 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試儲(chǔ)層的絕對(duì)滲透率、相對(duì)滲透率的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，是在滲透率儀上進(jìn)行的。相對(duì)滲透率的測(cè)定有兩種方法：一是非穩(wěn)態(tài)法，該方法首先用鹽水將煤心飽和，而

26、后注入氣體排出鹽水，記錄隨時(shí)間排出的水和氣量及壓力等數(shù)據(jù)，計(jì)算出氣、水相對(duì)滲透率；另一種是穩(wěn)態(tài)法，該方法是同時(shí)將水和氣體在一定壓力下恒速注入煤心，記錄水、氣的排出量隨時(shí)間的變化情況，求出相對(duì)滲透率。非穩(wěn)態(tài)法更適合于孔隙度低的煤心。2022-3-2464三、滲透率測(cè)量方法三、滲透率測(cè)量方法2. 測(cè)井Faivre 和Sibbit 提出了一種利用雙側(cè)向測(cè)井計(jì)算滲透率的方法，即F-S 計(jì)算方法cf比例因子，由個(gè)地區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)求取，或由地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值，也可實(shí)驗(yàn)測(cè)定2022-3-2465三、滲透率測(cè)量方法三、滲透率測(cè)量方法(3) 試井2022-3-2466 。吸附性 煤田地質(zhì)界普遍認(rèn)為，煤中有機(jī)質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單

27、元煤田地質(zhì)界普遍認(rèn)為，煤中有機(jī)質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元主要是帶有支鏈和各種官能團(tuán)的主要是帶有支鏈和各種官能團(tuán)的縮合稠核芳香縮合稠核芳香系統(tǒng)，支系統(tǒng)，支鏈、官能團(tuán)與縮合芳香核之間的比例關(guān)系影響到煤的化鏈、官能團(tuán)與縮合芳香核之間的比例關(guān)系影響到煤的化學(xué)工藝性質(zhì)。隨著煤化程度加深，基本結(jié)構(gòu)單元中六碳學(xué)工藝性質(zhì)。隨著煤化程度加深，基本結(jié)構(gòu)單元中六碳環(huán)的數(shù)量不斷增加，支鏈和官能團(tuán)逐漸減少。環(huán)的數(shù)量不斷增加，支鏈和官能團(tuán)逐漸減少。 煤是由碳原子構(gòu)成的有機(jī)固體，煤體相內(nèi)的碳原子煤是由碳原子構(gòu)成的有機(jī)固體，煤體相內(nèi)的碳原子被四周的碳原子吸引，處于被四周的碳原子吸引，處于力的平衡狀態(tài)力的平衡狀態(tài)。當(dāng)煤孔隙表。當(dāng)煤孔隙表

28、面形成，則表面的碳原子至少有一側(cè)是空的，因而出現(xiàn)面形成，則表面的碳原子至少有一側(cè)是空的，因而出現(xiàn)受力不平衡（煤具有了受力不平衡（煤具有了表面自由能表面自由能）。當(dāng)孔隙中存在甲）。當(dāng)孔隙中存在甲烷分子時(shí)，甲烷分子就被煤的表面所吸附。烷分子時(shí)，甲烷分子就被煤的表面所吸附。 大量的碳素材料研究表明，煤、焦、炭、炭墨等非晶質(zhì)高碳大量的碳素材料研究表明，煤、焦、炭、炭墨等非晶質(zhì)高碳物料都是由微晶石墨片或芳核組成，其尺寸大小不等，小的零點(diǎn)物料都是由微晶石墨片或芳核組成，其尺寸大小不等，小的零點(diǎn)幾微米，大則幾十微米。幾微米，大則幾十微米。KaplanKaplan認(rèn)為，石墨中芳香碳層之間的結(jié)認(rèn)為，石墨中芳香碳

29、層之間的結(jié)合能為合能為5.4 kJ/mol5.4 kJ/mol左右，基本屬于分子間的左右，基本屬于分子間的范德華力范德華力（Van Van DerDer WaalsWaals）作用。甲烷因其飽和的成鍵結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出極大的化學(xué)惰）作用。甲烷因其飽和的成鍵結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出極大的化學(xué)惰性，其性，其9.4kJ/mol9.4kJ/mol的液化熱卻是很好的說(shuō)明。的液化熱卻是很好的說(shuō)明。 量子化學(xué)計(jì)算表明，當(dāng)甲烷吸附于煤的表面時(shí)，量子化學(xué)計(jì)算表明，當(dāng)甲烷吸附于煤的表面時(shí)，最大吸附勢(shì)最大吸附勢(shì)僅為僅為2.65 kJ/mol2.65 kJ/mol，這顯然屬于一，這顯然屬于一物理吸附物理吸附過(guò)程。過(guò)程。 物理吸附與化學(xué)

30、吸附的本質(zhì)差異性性 質(zhì)質(zhì)物理吸附物理吸附化學(xué)吸附化學(xué)吸附吸吸 附附 力力范德華力（范德華力（van der waals）化學(xué)鍵力化學(xué)鍵力吸吸 附附 熱熱近于液化熱近于液化熱近于化學(xué)反應(yīng)熱近于化學(xué)反應(yīng)熱吸附溫度吸附溫度較低（低于臨界溫度）較低（低于臨界溫度）相當(dāng)高（遠(yuǎn)高于沸點(diǎn)）相當(dāng)高（遠(yuǎn)高于沸點(diǎn)）吸附速度吸附速度快快有時(shí)較慢有時(shí)較慢選選 擇擇 性性無(wú)無(wú)有有吸附層數(shù)吸附層數(shù)單層或多層單層或多層單層單層脫附性質(zhì)脫附性質(zhì)完全脫附完全脫附脫附困難，常伴有化學(xué)變化脫附困難，常伴有化學(xué)變化2022-3-2470煤吸附煤吸附CH4的數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)模型常用的吸附理論和模型有：常用的吸附理論和模型有： Langm

31、uirLangmuir單組分層吸附理論：?jiǎn)谓M分層吸附理論： LangmuirLangmuir方程方程 BETBET多分子層吸附理論：多分子層吸附理論： BETBET方程方程 PolanyiPolanyi吸附勢(shì)理論：吸附勢(shì)理論： D-RD-R、D-AD-A方程方程對(duì)模型的精度問(wèn)題，不同的作者有不同的結(jié)論。對(duì)模型的精度問(wèn)題，不同的作者有不同的結(jié)論。目前多采用目前多采用Langmuir方程：方程： 參數(shù)有明確的 物理意義。 方程形式簡(jiǎn)單、 使用方便。 雖有誤差，可 滿足工程需要。2022-3-2471 BET二常數(shù)表達(dá)式見(jiàn)式二常數(shù)表達(dá)式見(jiàn)式: 該理論除接受了該理論除接受了LangmuirLangmu

32、ir提出的動(dòng)態(tài)平衡、固體表面是均勻的等假設(shè)之外，提出的動(dòng)態(tài)平衡、固體表面是均勻的等假設(shè)之外，認(rèn)為認(rèn)為吸附是多分子層。吸附是多分子層。 BETBET方程主要用于描述中孔豐富的多孔性物質(zhì)，但用于超臨界狀態(tài)方程主要用于描述中孔豐富的多孔性物質(zhì)，但用于超臨界狀態(tài)流體時(shí)偏差較大，可用來(lái)描述流體時(shí)偏差較大，可用來(lái)描述、型吸附等溫線，并可計(jì)算多孔性物質(zhì)的比表型吸附等溫線，并可計(jì)算多孔性物質(zhì)的比表面積。面積。 （希朗諾爾、泰勒、埃米特）（希朗諾爾、泰勒、埃米特）Langmuir方程：方程： V= VL P / （PL + P） 或或 P/V=P/VL +PL/ VL 其主要假設(shè)條件是：其主要假設(shè)條件是：?jiǎn)畏肿?/p>

33、層吸附、固體有理想的均勻表面、被吸附的分子之間無(wú)單分子層吸附、固體有理想的均勻表面、被吸附的分子之間無(wú)相互作用、吸附平衡是動(dòng)態(tài)平衡等。主要用來(lái)描述相互作用、吸附平衡是動(dòng)態(tài)平衡等。主要用來(lái)描述型等溫線。型等溫線。0011)(PPCVCCVPPVPmm吸附勢(shì)理論吸附勢(shì)理論 ： D-R方程方程 D-A方程方程 固體表面存在著位勢(shì)場(chǎng)固體表面存在著位勢(shì)場(chǎng)，位勢(shì)大小和把氣體在等溫條件下從氣體壓力壓縮到飽和位勢(shì)大小和把氣體在等溫條件下從氣體壓力壓縮到飽和壓力使之液化所作的功有關(guān)。壓力使之液化所作的功有關(guān)。 D-R方程一般適合于孔徑較小的吸附劑，并且不易發(fā)生方程一般適合于孔徑較小的吸附劑，并且不易發(fā)生多層吸附

34、或毛細(xì)凝結(jié)現(xiàn)象，多層吸附或毛細(xì)凝結(jié)現(xiàn)象，D-A方程中方程中n隨吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而變化，適用范圍較隨吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而變化，適用范圍較寬；寬； )ln(exp200PPERTVV)ln(exp00nPPERTVV煤吸附煤吸附CH4的數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)模型2022-3-2472四種方程擬合結(jié)果的相對(duì)誤差曲線四種方程擬合結(jié)果的相對(duì)誤差曲線 不同模型擬合焦煤吸附不同模型擬合焦煤吸附CH4的曲線的曲線05101520250246810壓力 /MPa吸附量 /cm3g-1n=1,D-AD-RlangmuirBET實(shí)測(cè)值焦煤-8-40480369壓力 /MPa相對(duì)誤差 /%壓 力 /MPa相對(duì)誤差 /%

35、n=1,D-AD-RLangmuirBET擬合曲線擬合曲線誤差曲線誤差曲線煤吸附煤吸附CH4的數(shù)學(xué)模型的數(shù)學(xué)模型2022-3-2473不同煤級(jí)煤吸附不同氣體的差異性不同煤級(jí)煤吸附不同氣體的差異性07142128350246810壓力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)CH4CO2N206121824300246810壓力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)CH4CO2N207142128350246810壓力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)CH4CO2N20204060800246810壓力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)CH4CO2N2長(zhǎng)焰煤氣煤焦煤無(wú)煙煤同一煤樣吸附不同氣體：同一煤

36、樣吸附不同氣體：CO2CH4N22022-3-2474 低煤級(jí)煤的吸附等溫線更接近直線，高煤級(jí)煤則具拋物線形態(tài)。低煤級(jí)煤的吸附等溫線更接近直線，高煤級(jí)煤則具拋物線形態(tài)。煤的變質(zhì)程度越低，其三維網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)越發(fā)育，在吸附過(guò)程中，當(dāng)煤的變質(zhì)程度越低，其三維網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)越發(fā)育，在吸附過(guò)程中，當(dāng)壓力較低時(shí)，氣體分子不足以克服一些交鏈的阻力進(jìn)入到這些網(wǎng)狀結(jié)壓力較低時(shí)，氣體分子不足以克服一些交鏈的阻力進(jìn)入到這些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，當(dāng)壓力較高時(shí)，氣體分子有足夠的動(dòng)力可進(jìn)入到這些高分子包構(gòu)中，當(dāng)壓力較高時(shí)，氣體分子有足夠的動(dòng)力可進(jìn)入到這些高分子包圍的空隙中，稱為圍的空隙中，稱為“固溶現(xiàn)象固溶現(xiàn)象” 。 長(zhǎng)焰煤長(zhǎng)焰煤吸

37、附不同氣體吸附不同氣體不同煤級(jí)煤吸附不同氣體的差異性不同煤級(jí)煤吸附不同氣體的差異性07142128350246810壓力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)CH4CO2N2無(wú)煙煤無(wú)煙煤吸附不同氣體吸附不同氣體0204060800246810壓力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)CH4CO2N22022-3-2475不同煤級(jí)煤對(duì)不同煤級(jí)煤對(duì)CO2的吸附等溫線的吸附等溫線 不同煤級(jí)煤吸附不同煤級(jí)煤吸附CH4的吸附等溫線的吸附等溫線無(wú)煙煤吸附無(wú)煙煤吸附CO2等溫線出現(xiàn)上翹等溫線出現(xiàn)上翹現(xiàn)象，其它現(xiàn)象，其它3種煤較接近。種煤較接近。隨煤級(jí)的升高，隨煤級(jí)的升高，CH4、N2吸附量增加，吸附量增加，即無(wú)

38、煙煤即無(wú)煙煤焦煤焦煤氣煤氣煤長(zhǎng)焰煤。長(zhǎng)焰煤。0204060800123456壓 力 /MPa吸附量 /cm3g-1長(zhǎng) 焰 煤氣 煤焦 煤無(wú) 煙 煤不同煤級(jí)的煤吸附不同氣體的差異性不同煤級(jí)的煤吸附不同氣體的差異性01 02 03 04 05 0024681 0壓 力 / M P a吸附量 /(cm3g-1)長(zhǎng) 焰 煤氣 煤焦 煤無(wú) 煙 煤不同煤級(jí)煤吸附不同煤級(jí)煤吸附N2的吸附等溫線的吸附等溫線051015200246810壓 力 /MPa吸附量 /(cm3g-1)長(zhǎng) 焰 煤氣 煤焦 煤無(wú) 煙 煤不同煤級(jí)煤對(duì)不同煤級(jí)煤對(duì)CO2的吸附等溫線的吸附等溫線02 04 06 08 00246壓 力 / M

39、 P a吸附量 /(cm3g-1)無(wú) 煙 煤 2無(wú) 煙 煤2022-3-2476不同煤級(jí)煤吸附不同氣體的差異性不同煤級(jí)煤吸附不同氣體的差異性煤樣煤樣CH4CO2N2VLPLRVLPLRVLPLR長(zhǎng)焰煤長(zhǎng)焰煤27.3316.700.991070.206.720.9737-17.74-36.240.7036氣煤氣煤23.947.790.991230.362.260.990739.7636.830.9487焦煤焦煤28.823.440.996541.821.710.998623.839.960.9986無(wú)煙煤無(wú)煙煤60.184.080.997186.341.680.996349.1114.400.9

40、986不同煤級(jí)煤樣吸附不同氣體的不同煤級(jí)煤樣吸附不同氣體的LangmuirLangmuir常數(shù)常數(shù) （VL單位為單位為cm3/ g， PL單位為單位為MPa。）。）2022-3-2477煤層氣物理吸附煤層氣物理吸附煤層氣物理解吸煤層氣物理解吸作用過(guò)程作用過(guò)程吸附偶于煤的熱演化生烴、排烴過(guò)程之中吸附偶于煤的熱演化生烴、排烴過(guò)程之中（是一種（是一種“自發(fā)過(guò)程自發(fā)過(guò)程”）人為的排水人為的排水- -降壓降壓- -解吸過(guò)程解吸過(guò)程（是一種（是一種“被動(dòng)過(guò)程被動(dòng)過(guò)程”）作用時(shí)間作用時(shí)間吸附是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程吸附是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程以百萬(wàn)年計(jì)以百萬(wàn)年計(jì)解吸是一個(gè)相對(duì)較快的過(guò)程解吸是一個(gè)相對(duì)較快的過(guò)程以天、以小時(shí)計(jì)

41、以天、以小時(shí)計(jì)作用條件作用條件煤具有很強(qiáng)的吸附能力煤具有很強(qiáng)的吸附能力煤熱演化生成的煤層氣足以滿足煤的吸附煤熱演化生成的煤層氣足以滿足煤的吸附煤層在演化中逐步脫水、升溫、增壓煤層在演化中逐步脫水、升溫、增壓煤具有更強(qiáng)的吸附能力煤具有更強(qiáng)的吸附能力有限的降壓和極有限的基質(zhì)孔隙空間有限的降壓和極有限的基質(zhì)孔隙空間幾乎是恒定的溫度幾乎是恒定的溫度影響因素影響因素煤質(zhì)、基質(zhì)孔隙內(nèi)表面積等煤質(zhì)、基質(zhì)孔隙內(nèi)表面積等解吸為游離態(tài)的煤層氣逸散速度等解吸為游離態(tài)的煤層氣逸散速度等2022-3-2478實(shí)驗(yàn)結(jié)果與認(rèn)識(shí)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與認(rèn)識(shí)：2022-3-2479 。含氣性主要富集因素是生、儲(chǔ)、保，主要富集因素是生、儲(chǔ)、

42、保，圈、運(yùn)作用較弱圈、運(yùn)作用較弱含氣量：?jiǎn)挝恢亓棵褐兴簩託獾捏w積，單位：m3/t 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19559-2004 1970年最早由法國(guó)人Bertard首次提出，以后在美國(guó)礦業(yè)局加速甲烷排放項(xiàng)目研究中采用了此法，稱之為直接法。 其后被修改完善，美國(guó)礦業(yè)局（USBM）的關(guān)鍵性修改，把解吸氣體積測(cè)定分為3個(gè)部分： 損失氣：指采樣過(guò)程中釋放出的氣體體積，為煤層鉆進(jìn)到樣品裝罐前逸散的那部分氣體。 解吸氣：指環(huán)境溫度壓力下自然解吸的氣體體積，為煤芯裝罐以后解吸出來(lái)的氣體。 殘余氣：解吸結(jié)束后，仍然殘留在煤層中的那部分氣體。將樣品粉碎到60-200目所釋放的氣

43、體體積。 解吸氣測(cè)定解吸氣測(cè)定： 1. 解吸間隔：自然解吸時(shí)，每間隔一定時(shí)間測(cè)定一次，其時(shí)間間隔依氣量大小和罐內(nèi)壓力而定。 美國(guó)礦業(yè)局：第一點(diǎn)5min，其后10min、15min、30min、60min、120min，直至累計(jì)滿8h 。 裝罐結(jié)束第一次測(cè)定為5min，以后每10min、15min、30min、60min、間隔各測(cè)定1h， 120min直至累計(jì)滿8h。 連續(xù)解吸8h后可視表壓適當(dāng)延長(zhǎng)解吸時(shí)間間隔，最長(zhǎng)為24h。 2. 解吸終止限：自然解吸持續(xù)到連續(xù)7天每天平均解吸量小于或等于10cm3，結(jié)束解吸測(cè)定。 損失氣計(jì)算方法：損失氣計(jì)算方法： 計(jì)算參數(shù)：零時(shí)間氣體開(kāi)始逸散的時(shí)間； 損失氣

44、時(shí)間從零時(shí)間到樣品裝罐的時(shí)間。 計(jì)算方法： 1 .美國(guó)礦業(yè)局直接法（USDM） 其依據(jù)是氣體從一個(gè)均一初始濃度的球體恒溫?cái)U(kuò)散的偏微分方程。在零時(shí)間，假設(shè)氣體濃度在球體邊界處瞬時(shí)降至大氣壓，擴(kuò)散系數(shù)為常數(shù)，孔隙結(jié)構(gòu)單峰分布。解吸初期，損失氣體積與時(shí)間的平方根成正比的原理。 直接法以最初8h損失量與時(shí)間平方根成正比的關(guān)系外推，橫軸截距為損失氣時(shí)間平方根，縱軸截距為損失氣體積。 適合于煤芯樣品，測(cè)值更接近于保壓取芯。 此法相當(dāng)于我國(guó)常用的最小二乘方法，是應(yīng)用最廣的一種方法。 直接法損失氣計(jì)算圖示：直接法損失氣計(jì)算圖示：*井 *樣 品損失量計(jì)算圖*井 *樣 品損失量計(jì)算圖y = 48.243x - 1

45、28.05R2 = 0.997-200-10001002003000.01.02.03.04.05.06.07.08.0( T + t ) /min1/2損失量 / cm3損失量 =128.05cm3 損失氣計(jì)算方法：損失氣計(jì)算方法： 2.史威法(SW) ： 依據(jù)與直接法相同。除邊界處氣體濃度隨時(shí)間呈函數(shù)變化外，孔隙結(jié)構(gòu)為雙峰分布，考慮了樣品密封到解吸罐前的壓力變化，借以提高損失氣計(jì)算精度。 SW以曲線進(jìn)行計(jì)算，曲線給出體積校正因子、損失氣時(shí)間比、地面時(shí)間比的關(guān)系。 根據(jù)零時(shí)間和損失氣時(shí)間參數(shù)，計(jì)算出損失氣時(shí)間比和地面時(shí)間比，然后依據(jù)煤體形態(tài)因子計(jì)算求得。 適合于煤屑樣品，測(cè)值偏低。 3.阿莫

46、克曲線擬合法：其原理同上。通過(guò)實(shí)際考察，測(cè)值偏差較大，應(yīng)用很少。 4.國(guó)內(nèi)也曾有最小二乘法，測(cè)點(diǎn)連線外推法，二項(xiàng)式等。史威法（史威法（S SW W） 計(jì)算公式如下： 損失時(shí)間比 = 損失氣時(shí)間/實(shí)測(cè)氣25%解吸出的時(shí)間 地面時(shí)間比 = 地面暴露時(shí)間/損失氣時(shí)間 利用以上兩參數(shù)經(jīng)查表得出體積校正因子，再通過(guò)下式計(jì)算損失氣量。 損失氣量 = 實(shí)測(cè)氣體積 ( 體積校正因子 - 1)圖 美國(guó)煤層氣井損失氣量估算值的三種方法對(duì)比圖050100150200250S.U5-7SSR11-15GRI1GRI2V.C32-1FC12SHCT1SU36-1基準(zhǔn)值百分比 直接法 史威法 阿莫科法損失氣計(jì)算方法比較：

47、損失氣計(jì)算方法比較：比較結(jié)果：比較結(jié)果： 1.直接法實(shí)際應(yīng)用測(cè)值較高，適宜煤芯樣品，與保壓巖芯結(jié)果較接近，在解吸初期即可得到。 2.史威法測(cè)值較低，只有在解吸結(jié)束后才可求得，適于氣含量低的煤。 3.阿莫克曲線擬合法數(shù)值偏高。 結(jié)論：比較可知，建議使用直接法。結(jié)論：比較可知，建議使用直接法。殘余氣測(cè)定方法：殘余氣測(cè)定方法： 殘余氣：指解吸結(jié)束后，仍然滯留在煤層中的部分氣體。 因?yàn)椴荒懿沙?，美?guó)一般不測(cè)試。 1.測(cè)試方法：球磨法。 解吸測(cè)定結(jié)束后，選取500g樣品，裝入球磨罐，在球磨機(jī)上球磨，球磨2-4h后，把球磨罐放入恒溫水浴，間隔一定時(shí)間測(cè)定殘余氣體積。 2.殘余氣測(cè)定終止限：連續(xù)7天，解吸的氣體量平