[发明专利]用于煤层气排采的小变温吸附曲线制作方法

说明书

本发明提供一种用于煤层气排采的小变温吸附曲线制作方法，包括：设定煤储层温度为上限温度；设定煤层气井筒温度为下限温度；设定上限吸附压力为M兆帕；设定下限吸附压力为N兆帕；计算小变温吸附的变温变压比；根据下限吸附压力、下限温度和变温变压比，计算每增加一个单位吸附压力后的摄氏温度的温度值，得到M‑N组温度值；将计算所得的温度值由摄氏温度℃换算成热力学温度K；将M‑N组热力学温度以及对应的吸附压力值分别代入该种煤压力温度吸附方程，吸附量；作小变温吸附曲线。与相关技术相比，本发明提供的用于煤层气排采的小变温吸附曲线制作方法制作出的小变温吸附曲线所表征的煤层气更切合实际情况，实用性强且准确度高。

技术领域

本发明涉及小变温吸附曲线制作方法领域，尤其涉及一种用于煤层气排采的小变温吸附曲线制作方法。

背景技术

煤层气是赋存于煤储层中以甲烷为主要成分，并吸附在煤基质颗粒表面为主的烃类气体。煤层气的地面抽采是指在煤储层的地面往下钻一井直至预定深度(穿过煤储层)用于排采煤层气的操作。煤储层的含水为承压水。煤储层与煤层气井筒之间有许多裂隙、节理可以作为承压水的渗流通道。煤层气的生产是通过抽排煤层气井筒的水，以降低煤储层压力，并使煤层气解吸、扩散、渗流至煤层气井中而实现。煤层气井排水前，井筒中的液面高度即为煤储层中承压水的水头高度，此时没有压力差，不会产生地下水流动。当煤层气井开始排水后，井筒中的液面不断下降，在煤储层和煤层气井筒之间形成逐渐下降的压力差。煤储层的承压水从压力高的煤储层流向压力低的煤层气井筒，使得煤储层中的压力不断下降，并逐渐向外扩展，形成一个以煤层气井筒为水头最低点中心的压降漏斗。当煤层气井筒的压力小于煤储层临界解吸压力以后形成煤层气解吸压降漏斗，压降漏斗内的吸附煤层气从煤的表面解吸出来。根据所形成的煤层气压降漏斗体积，结合计算吸附体积随吸附条件(煤层温度与煤层压力)的吸附方程，求出该井所能产出的煤层气总量。尽管所有地下煤层都可能蕴藏煤层气，但不是所有地下煤层的煤层气都具有商业开采价值。因此在煤层气商业开采潜力评价中，煤的吸附能力、解吸能力就是不可或缺的指标。

吸附量是吸附温度和吸附压力的函数，同时甲烷在煤中的解吸属于吸热反应，即随着甲烷的解吸煤层中的温度会局部下降，所以煤层气井筒与煤储层之间既有正压力梯度(煤储层又有高于煤层气井筒的压力)，又有正温度梯度(煤储层有高于煤层气井筒的温度)。现在采用的Langmuir等温吸附方程，也称为兰氏等温吸附方程，是以完全不考虑煤层气井筒与煤储层之间的温度梯度为代价，仅计算在某一特定温度下，吸附量与吸附压力的关系。这与煤层气井筒与煤储层之间既有正压力梯度，又有正温度梯度的实际情况不符，完全不考虑煤层气井筒与煤储层之间的温度梯度的Langmuir等温吸附方程必然产生一定的误差。

等温吸附实验是在实验室里按选定的一个或数个温度做的实验测试。在实测的温度上，用Langmuir等温吸附方程计算吸附量与压力有精确的函数关系，得到两个参数(兰氏体积VL、兰氏压力PL)。兰氏体积VL是煤所有表面积都已吸附时(最大)的量，而兰氏压力PL是吸附速率与解吸速率之比。尽管做再多个温度的等温吸附实验，但Langmuir等温吸附方程的温度函数的连续性是不存在。这必然产生煤储层的实际温度与选择实验室的测试温度并不匹配，也会产生一定的误差。

当煤储层的实际温度与选择实验室的多个测试温度不同时，也有根据多个测试温度下兰氏参数变化的大小和变化方向用差分法计算煤储层的实际温度下的兰氏参数，从而间接得到在煤储层的实际温度下吸附量与吸附压力的关系。使用差分法精确计算煤储层的实际温度下Langmuir等温吸附方程的兰氏体积VL和兰氏压力PL的前提是温度对这两个参数的影响是线性的。但是大量的实验证实吸附温度对兰氏体积VL和兰氏压力PL的影响不是线性的，因此用差分法计算煤储层的实际温度下的兰氏参数必然也会产生一定的误差，进而对煤层气商业开采潜力评价会产生不同程度的误判。

因此，有必要提供一种新的用于煤层气排采的小变温吸附曲线制作方法以解决上述问题。

发明内容