多相渗流下的间歇注气提升煤层气采收率研究

本文主要针对间歇注气抽采煤层气井的注气量与采收率进行深入分析。在煤层开采过程中，水力压裂和注气提升煤层气的开采效率被视为关键步骤，其中涉及到复杂的多相多组分流体的扩散渗流现象。煤层被假设为孔隙裂隙的双重介质结构，孔隙内主要存在吸附状态的气相，而裂隙则同时容纳气体和水分。气体在孔隙与裂隙之间的交换量被视为渗流场中的质量源，这一动态过程对注气效果有直接影响。 研究者通过实验探究了质量源随时间和煤层结构的变化规律，并测量了吸附置换速率的衰减系数。在此基础上，他们运用多孔介质扩散渗流理论，结合质量连续方程，推导出描述多相多组分流体渗流的微分方程。在计算过程中，忽略了占煤层总体积极小的游离状态气体对整体流动的影响，从而得到单井间歇注气抽采煤层气井在注气过程中注气量的近似表达式。 分析结果显示，注气量与注入气体压力与煤层气初始压力之间的差值以及竞争吸附置换速率成正比。换句话说，当注入气体压力高于煤层气压力时，注入效率更高。此外，煤层的渗透率和煤层气与注入气体混合后的粘度也对注气效果产生显著影响：渗透率越高，粘度越小，吸附竞争置换速率降低，但注气抽采的效果反而变差。这表明注气抽采工艺更适用于渗透性较低的煤层，因为在这种情况下，气体更容易被吸附和置换出来。 本文的关键点在于将传统的单组分气体渗流理论扩展到多相多组分气体，强调了煤层内部复杂流动特性的考虑。通过对这些因素的深入理解，可以优化注气策略，提高煤层气的采收率，对于煤炭行业提高能源利用效率具有实际意义。