逸散,損失氣量的估算方法14煤四茹瑞文

1、煤層含氣量測(cè)定方法及影響因素煤層含氣量測(cè)定方法及影響因素茹瑞文茹瑞文14煤層氣抽采技術(shù)四班煤層氣抽采技術(shù)四班（一）美國(guó)礦業(yè)局（一）美國(guó)礦業(yè)局（USBM）的直接法）的直接法 1、逸散氣量逸散氣量 指從鉆頭鉆至煤層到煤樣放入解吸罐以前自然析出的天然指從鉆頭鉆至煤層到煤樣放入解吸罐以前自然析出的天然氣量。逸散氣的體積取決于鉆孔揭露煤層到把煤樣密封于解吸氣量。逸散氣的體積取決于鉆孔揭露煤層到把煤樣密封于解吸罐的時(shí)間、煤的物理特性、鉆井液特性、水飽和度和游離態(tài)氣罐的時(shí)間、煤的物理特性、鉆井液特性、水飽和度和游離態(tài)氣體含量。體含量。2 2、解吸氣量、解吸氣量 指煤樣置于解吸罐中在正常大氣壓和儲(chǔ)層溫度下，自

2、然脫指煤樣置于解吸罐中在正常大氣壓和儲(chǔ)層溫度下，自然脫出的煤層氣量。終止于一周內(nèi)平均解吸氣量小于出的煤層氣量。終止于一周內(nèi)平均解吸氣量小于10ml/d10ml/d或在一或在一周內(nèi)每克樣品的解吸量平均小于周內(nèi)每克樣品的解吸量平均小于0.05ml/d0.05ml/d。 一、煤層含氣量測(cè)定方法一、煤層含氣量測(cè)定方法3 3、殘留氣量、殘留氣量 指充分解吸結(jié)束后殘留在煤樣中的煤層氣量。指充分解吸結(jié)束后殘留在煤樣中的煤層氣量。 二、中國(guó)的解吸法二、中國(guó)的解吸法1 1、損失氣量（、損失氣量（V1） 2 2、現(xiàn)場(chǎng)、現(xiàn)場(chǎng)2h解吸量（解吸量（V2）3 3、真空加熱脫氣量（、真空加熱脫氣量（V3）4 4、粉碎脫氣量

3、（、粉碎脫氣量（V4）二者的差異：解吸時(shí)間、溫度、階段二者的差異：解吸時(shí)間、溫度、階段 一、煤層含氣量測(cè)定方法一、煤層含氣量測(cè)定方法直接法測(cè)定的含氣量直接法測(cè)定的含氣量散失氣量散失氣量 解吸氣量解吸氣量 殘余氣量殘余氣量 即損失氣量，指煤心快速取出，現(xiàn)場(chǎng)直接裝即損失氣量，指煤心快速取出，現(xiàn)場(chǎng)直接裝入解吸罐之前釋放出的氣量。這部分氣體無(wú)入解吸罐之前釋放出的氣量。這部分氣體無(wú)法計(jì)量，必須根據(jù)散失時(shí)間的長(zhǎng)短及實(shí)測(cè)解法計(jì)量，必須根據(jù)散失時(shí)間的長(zhǎng)短及實(shí)測(cè)解吸氣量的變化速率進(jìn)行推算。吸氣量的變化速率進(jìn)行推算。 指煤心裝入解吸罐之后解吸出的氣體總量。指煤心裝入解吸罐之后解吸出的氣體總量。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要求出氣

4、量隨時(shí)間的變化規(guī)律，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要求出氣量隨時(shí)間的變化規(guī)律，結(jié)合一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算解吸氣量。解吸過(guò)程結(jié)合一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算解吸氣量。解吸過(guò)程一般延續(xù)兩周至四個(gè)月，根據(jù)解吸氣量的大一般延續(xù)兩周至四個(gè)月，根據(jù)解吸氣量的大小而定。一般在一周內(nèi)平均解吸速度小于小而定。一般在一周內(nèi)平均解吸速度小于10cm3/d時(shí)可終止解吸。時(shí)可終止解吸。 指終止解吸后仍留在煤中的那部分氣體。需指終止解吸后仍留在煤中的那部分氣體。需將煤樣裝入球磨罐中密封，破碎后，放入恒將煤樣裝入球磨罐中密封，破碎后，放入恒溫裝置中，待恢復(fù)到儲(chǔ)層溫度后按規(guī)定的時(shí)溫裝置中，待恢復(fù)到儲(chǔ)層溫度后按規(guī)定的時(shí)間間隔反復(fù)進(jìn)行氣體解吸，直至連續(xù)間間隔反復(fù)進(jìn)

5、行氣體解吸，直至連續(xù)7 天解天解吸的氣體量平均小于或等于吸的氣體量平均小于或等于10cm3/d，測(cè)定，測(cè)定其殘余氣量其殘余氣量。 一、煤層含氣量測(cè)定方法一、煤層含氣量測(cè)定方法損失氣量計(jì)算方法的影響損失氣量計(jì)算方法的影響 其它外在影響因素其它外在影響因素 二、煤層含氣量測(cè)定影響因素二、煤層含氣量測(cè)定影響因素?fù)p失氣量計(jì)算方法的影響損失氣量計(jì)算方法的影響目前計(jì)算煤層含氣量測(cè)試過(guò)程中采樣損失量目前計(jì)算煤層含氣量測(cè)試過(guò)程中采樣損失量的方法包括：的方法包括： 法、冪函數(shù)法、負(fù)指數(shù)函數(shù)法、冪函數(shù)法、負(fù)指數(shù)函數(shù)法等，其中法等，其中 法是最常用的計(jì)算方法。法是最常用的計(jì)算方法。 tt二、煤層含氣量測(cè)定影響因素二

6、、煤層含氣量測(cè)定影響因素式中：式中： V煤樣自暴露開(kāi)始時(shí)起一定時(shí)間段內(nèi)煤層氣解煤樣自暴露開(kāi)始時(shí)起一定時(shí)間段內(nèi)煤層氣解吸量，吸量，mL；a， b待定常數(shù)，它可以根據(jù)裝罐煤樣在解吸初期待定常數(shù)，它可以根據(jù)裝罐煤樣在解吸初期的解吸煤層氣量與時(shí)間平方根，大致呈直線(xiàn)關(guān)系的各測(cè)的解吸煤層氣量與時(shí)間平方根，大致呈直線(xiàn)關(guān)系的各測(cè)定坐標(biāo)，用最小二乘法求出；定坐標(biāo)，用最小二乘法求出； t1裝罐前煤樣暴露解吸煤層氣時(shí)間，裝罐前煤樣暴露解吸煤層氣時(shí)間，min； t2裝罐后煤樣解吸煤層氣時(shí)間，裝罐后煤樣解吸煤層氣時(shí)間，min。（1） 法法t 它是半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，根據(jù)煤樣在解吸初它是半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法，根據(jù)煤樣在解吸初期，解

7、吸煤層氣量期，解吸煤層氣量V0與與 的線(xiàn)性關(guān)系，的線(xiàn)性關(guān)系，求取煤層氣損失量，即：求取煤層氣損失量，即：21tt 21tt V = a + b 二、煤層含氣量測(cè)定影響因素二、煤層含氣量測(cè)定影響因素負(fù)指數(shù)函數(shù)法是我國(guó)科研人員在采集鉆孔煤屑測(cè)試煤層氣負(fù)指數(shù)函數(shù)法是我國(guó)科研人員在采集鉆孔煤屑測(cè)試煤層氣含量時(shí)常用的計(jì)算損失量的方法，該方法認(rèn)為鉆孔煤屑解含量時(shí)常用的計(jì)算損失量的方法，該方法認(rèn)為鉆孔煤屑解吸煤層氣速率與解吸時(shí)間之間為負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系。即：吸煤層氣速率與解吸時(shí)間之間為負(fù)指數(shù)函數(shù)關(guān)系。即：式中式中 r解吸時(shí)間為解吸時(shí)間為t1時(shí)的煤層氣解吸速率，時(shí)的煤層氣解吸速率，mL/s； r0解吸時(shí)間開(kāi)始解吸

8、時(shí)間開(kāi)始(t =0)時(shí)刻煤的煤層氣解吸速時(shí)刻煤的煤層氣解吸速 率，率，mL/s； k常數(shù)。常數(shù)。從從 t0到到t1時(shí)間間隔內(nèi)損失煤層氣量為：時(shí)間間隔內(nèi)損失煤層氣量為： （2）負(fù)指數(shù)函數(shù)法）負(fù)指數(shù)函數(shù)法 kt0err）（1ekrrdtQ110kt0tt二、煤層含氣量測(cè)定影響因素二、煤層含氣量測(cè)定影響因素 對(duì)于這兩種方法，雖然對(duì)于這兩種方法，雖然 法是最為常法是最為常用的，但對(duì)于構(gòu)造煤，采用負(fù)指數(shù)函數(shù)法用的，但對(duì)于構(gòu)造煤，采用負(fù)指數(shù)函數(shù)法計(jì)算損失氣量，誤差更小。計(jì)算損失氣量，誤差更小。t二、煤層含氣量測(cè)定影響因素二、煤層含氣量測(cè)定影響因素?fù)p失氣量計(jì)算方法的影響損失氣量計(jì)算方法的影響其他外在影響因素

9、其他外在影響因素 二、煤層含氣量測(cè)定影響因素二、煤層含氣量測(cè)定影響因素其他外在影響因素其他外在影響因素（1）提鉆速度）提鉆速度 一般來(lái)說(shuō)，逸散量隨提鉆速度增大而減小。一般來(lái)說(shuō)，逸散量隨提鉆速度增大而減小。經(jīng)擬合，逸散量和提鉆速度滿(mǎn)足如下關(guān)系：經(jīng)擬合，逸散量和提鉆速度滿(mǎn)足如下關(guān)系：式中：式中： QL為逸散量，為逸散量，cm3/g， A ，B為煤層特為煤層特征系數(shù)，不同煤層煤樣具有不同的征系數(shù)，不同煤層煤樣具有不同的A，B值，但此值，但此處處B值越大提鉆速度對(duì)逸散量的影響也越大。值越大提鉆速度對(duì)逸散量的影響也越大。BvLAeQ二、煤層含氣量測(cè)定影響因素二、煤層含氣量測(cè)定影響因素其他外在影響因素其他

10、外在影響因素（1）提鉆速度）提鉆速度 以前的研究認(rèn)為：提鉆速度快，煤芯煤層氣逸散以前的研究認(rèn)為：提鉆速度快，煤芯煤層氣逸散時(shí)間縮短，逸散量就會(huì)降低。時(shí)間縮短，逸散量就會(huì)降低。這種觀(guān)點(diǎn)不是很全這種觀(guān)點(diǎn)不是很全面的。面的。 某樣品某樣品13mm子樣模擬提鉆速子樣模擬提鉆速度與逸散量關(guān)系度與逸散量關(guān)系 提高提鉆速度，是減小了逸散提高提鉆速度，是減小了逸散時(shí)間，但最終的壓降是相同的。時(shí)間，但最終的壓降是相同的。構(gòu)造煤擴(kuò)散系數(shù)較大，壓降造成構(gòu)造煤擴(kuò)散系數(shù)較大，壓降造成的煤層氣解吸量可能是相似的，的煤層氣解吸量可能是相似的，并沒(méi)有因提鉆速度的變化而有效并沒(méi)有因提鉆速度的變化而有效變化。變化。二、煤層含氣量

11、測(cè)定影響因素二、煤層含氣量測(cè)定影響因素其他外在影響因素其他外在影響因素（2）鉆井液密度）鉆井液密度 提高鉆井液的密度，可以在一定程提高鉆井液的密度，可以在一定程度上減小逸散量的損失。度上減小逸散量的損失。在極限條件在極限條件下，如果有一種介質(zhì)密度足夠大，那下，如果有一種介質(zhì)密度足夠大，那么可以保證煤樣在臨近地表時(shí)才開(kāi)始么可以保證煤樣在臨近地表時(shí)才開(kāi)始解吸。解吸。二、煤層含氣量測(cè)定影響因素二、煤層含氣量測(cè)定影響因素模擬地層條件模擬地層條件設(shè)法減少散失氣量設(shè)法減少散失氣量完善損失氣計(jì)算方法完善損失氣計(jì)算方法最優(yōu)化其他外在因素最優(yōu)化其他外在因素提高殘余氣量的準(zhǔn)確性提高殘余氣量的準(zhǔn)確性措施措施減少暴露時(shí)間，區(qū)分性選擇不