逸散,损失气量的估算方法14煤四茹瑞文

1、煤层含气量测定方法及影响因素煤层含气量测定方法及影响因素茹瑞文茹瑞文14煤层气抽采技术四班煤层气抽采技术四班（一）美国矿业局（一）美国矿业局（USBM）的直接法）的直接法 1、逸散气量逸散气量 指从钻头钻至煤层到煤样放入解吸罐以前自然析出的天然指从钻头钻至煤层到煤样放入解吸罐以前自然析出的天然气量。逸散气的体积取决于钻孔揭露煤层到把煤样密封于解吸气量。逸散气的体积取决于钻孔揭露煤层到把煤样密封于解吸罐的时间、煤的物理特性、钻井液特性、水饱和度和游离态气罐的时间、煤的物理特性、钻井液特性、水饱和度和游离态气体含量。体含量。2 2、解吸气量、解吸气量 指煤样置于解吸罐中在正常大气压和储层温度下，自

2、然脱指煤样置于解吸罐中在正常大气压和储层温度下，自然脱出的煤层气量。终止于一周内平均解吸气量小于出的煤层气量。终止于一周内平均解吸气量小于10ml/d10ml/d或在一或在一周内每克样品的解吸量平均小于周内每克样品的解吸量平均小于0.05ml/d0.05ml/d。 一、煤层含气量测定方法一、煤层含气量测定方法3 3、残留气量、残留气量 指充分解吸结束后残留在煤样中的煤层气量。指充分解吸结束后残留在煤样中的煤层气量。 二、中国的解吸法二、中国的解吸法1 1、损失气量（、损失气量（V1） 2 2、现场、现场2h解吸量（解吸量（V2）3 3、真空加热脱气量（、真空加热脱气量（V3）4 4、粉碎脱气量

3、（、粉碎脱气量（V4）二者的差异：解吸时间、温度、阶段二者的差异：解吸时间、温度、阶段 一、煤层含气量测定方法一、煤层含气量测定方法直接法测定的含气量直接法测定的含气量散失气量散失气量 解吸气量解吸气量 残余气量残余气量 即损失气量，指煤心快速取出，现场直接装即损失气量，指煤心快速取出，现场直接装入解吸罐之前释放出的气量。这部分气体无入解吸罐之前释放出的气量。这部分气体无法计量，必须根据散失时间的长短及实测解法计量，必须根据散失时间的长短及实测解吸气量的变化速率进行推算。吸气量的变化速率进行推算。 指煤心装入解吸罐之后解吸出的气体总量。指煤心装入解吸罐之后解吸出的气体总量。实验过程中需要求出气

4、量随时间的变化规律，实验过程中需要求出气量随时间的变化规律，结合一些基础数据计算解吸气量。解吸过程结合一些基础数据计算解吸气量。解吸过程一般延续两周至四个月，根据解吸气量的大一般延续两周至四个月，根据解吸气量的大小而定。一般在一周内平均解吸速度小于小而定。一般在一周内平均解吸速度小于10cm3/d时可终止解吸。时可终止解吸。 指终止解吸后仍留在煤中的那部分气体。需指终止解吸后仍留在煤中的那部分气体。需将煤样装入球磨罐中密封，破碎后，放入恒将煤样装入球磨罐中密封，破碎后，放入恒温装置中，待恢复到储层温度后按规定的时温装置中，待恢复到储层温度后按规定的时间间隔反复进行气体解吸，直至连续间间隔反复进

5、行气体解吸，直至连续7 天解天解吸的气体量平均小于或等于吸的气体量平均小于或等于10cm3/d，测定，测定其残余气量其残余气量。 一、煤层含气量测定方法一、煤层含气量测定方法损失气量计算方法的影响损失气量计算方法的影响 其它外在影响因素其它外在影响因素 二、煤层含气量测定影响因素二、煤层含气量测定影响因素损失气量计算方法的影响损失气量计算方法的影响目前计算煤层含气量测试过程中采样损失量目前计算煤层含气量测试过程中采样损失量的方法包括：的方法包括： 法、幂函数法、负指数函数法、幂函数法、负指数函数法等，其中法等，其中 法是最常用的计算方法。法是最常用的计算方法。 tt二、煤层含气量测定影响因素二

6、、煤层含气量测定影响因素式中：式中： V煤样自暴露开始时起一定时间段内煤层气解煤样自暴露开始时起一定时间段内煤层气解吸量，吸量，mL；a， b待定常数，它可以根据装罐煤样在解吸初期待定常数，它可以根据装罐煤样在解吸初期的解吸煤层气量与时间平方根，大致呈直线关系的各测的解吸煤层气量与时间平方根，大致呈直线关系的各测定坐标，用最小二乘法求出；定坐标，用最小二乘法求出； t1装罐前煤样暴露解吸煤层气时间，装罐前煤样暴露解吸煤层气时间，min； t2装罐后煤样解吸煤层气时间，装罐后煤样解吸煤层气时间，min。（1） 法法t 它是半经验计算方法，根据煤样在解吸初它是半经验计算方法，根据煤样在解吸初期，解

7、吸煤层气量期，解吸煤层气量V0与与 的线性关系，的线性关系，求取煤层气损失量，即：求取煤层气损失量，即：21tt 21tt V = a + b 二、煤层含气量测定影响因素二、煤层含气量测定影响因素负指数函数法是我国科研人员在采集钻孔煤屑测试煤层气负指数函数法是我国科研人员在采集钻孔煤屑测试煤层气含量时常用的计算损失量的方法，该方法认为钻孔煤屑解含量时常用的计算损失量的方法，该方法认为钻孔煤屑解吸煤层气速率与解吸时间之间为负指数函数关系。即：吸煤层气速率与解吸时间之间为负指数函数关系。即：式中式中 r解吸时间为解吸时间为t1时的煤层气解吸速率，时的煤层气解吸速率，mL/s； r0解吸时间开始解吸

8、时间开始(t =0)时刻煤的煤层气解吸速时刻煤的煤层气解吸速 率，率，mL/s； k常数。常数。从从 t0到到t1时间间隔内损失煤层气量为：时间间隔内损失煤层气量为： （2）负指数函数法）负指数函数法 kt0err）（1ekrrdtQ110kt0tt二、煤层含气量测定影响因素二、煤层含气量测定影响因素 对于这两种方法，虽然对于这两种方法，虽然 法是最为常法是最为常用的，但对于构造煤，采用负指数函数法用的，但对于构造煤，采用负指数函数法计算损失气量，误差更小。计算损失气量，误差更小。t二、煤层含气量测定影响因素二、煤层含气量测定影响因素损失气量计算方法的影响损失气量计算方法的影响其他外在影响因素

9、其他外在影响因素 二、煤层含气量测定影响因素二、煤层含气量测定影响因素其他外在影响因素其他外在影响因素（1）提钻速度）提钻速度 一般来说，逸散量随提钻速度增大而减小。一般来说，逸散量随提钻速度增大而减小。经拟合，逸散量和提钻速度满足如下关系：经拟合，逸散量和提钻速度满足如下关系：式中：式中： QL为逸散量，为逸散量，cm3/g， A ，B为煤层特为煤层特征系数，不同煤层煤样具有不同的征系数，不同煤层煤样具有不同的A，B值，但此值，但此处处B值越大提钻速度对逸散量的影响也越大。值越大提钻速度对逸散量的影响也越大。BvLAeQ二、煤层含气量测定影响因素二、煤层含气量测定影响因素其他外在影响因素其他

10、外在影响因素（1）提钻速度）提钻速度 以前的研究认为：提钻速度快，煤芯煤层气逸散以前的研究认为：提钻速度快，煤芯煤层气逸散时间缩短，逸散量就会降低。时间缩短，逸散量就会降低。这种观点不是很全这种观点不是很全面的。面的。 某样品某样品13mm子样模拟提钻速子样模拟提钻速度与逸散量关系度与逸散量关系 提高提钻速度，是减小了逸散提高提钻速度，是减小了逸散时间，但最终的压降是相同的。时间，但最终的压降是相同的。构造煤扩散系数较大，压降造成构造煤扩散系数较大，压降造成的煤层气解吸量可能是相似的，的煤层气解吸量可能是相似的，并没有因提钻速度的变化而有效并没有因提钻速度的变化而有效变化。变化。二、煤层含气量

11、测定影响因素二、煤层含气量测定影响因素其他外在影响因素其他外在影响因素（2）钻井液密度）钻井液密度 提高钻井液的密度，可以在一定程提高钻井液的密度，可以在一定程度上减小逸散量的损失。度上减小逸散量的损失。在极限条件在极限条件下，如果有一种介质密度足够大，那下，如果有一种介质密度足够大，那么可以保证煤样在临近地表时才开始么可以保证煤样在临近地表时才开始解吸。解吸。二、煤层含气量测定影响因素二、煤层含气量测定影响因素模拟地层条件模拟地层条件设法减少散失气量设法减少散失气量完善损失气计算方法完善损失气计算方法最优化其他外在因素最优化其他外在因素提高残余气量的准确性提高残余气量的准确性措施措施减少暴露时间，区分性选择不