煤田地质与勘探

作者：张新宾, 宋党育, 李云波, 齐永安, 范顺利,

关键词：超临界甲烷, 甲烷密度, 气体状态方程, 亥姆霍兹能量, 煤层气资源量,

超临界甲烷密度不仅是非常规天然气资源量计算与吸附能力测定的重要参数，同时也是衡量超临界甲烷扩散效率与溶解有机物能力的主要指标。通过对比分析各种气体状态方程的适用性，认为基于亥姆霍兹能量基本状态方程可以准确计算0~30 MPa、270~360 K条件下甲烷的密度。利用Microsoft Office Excel编写了甲烷密度的计算程序，与NIST （美国国家标准与技术研究院）商业软件计算结果相比，误差小于0.05%。分析了0~100 MPa、270~360 K范围内甲烷密度的变化规律。结果表明，甲烷密度随压力增大而增大，在低于30 MPa时增速较大且对温度的敏感性较强，高于30 MPa时增速逐渐变缓，且敏感性减弱。在煤层原位条件下随着埋深的增大，甲烷密度随温度升高而减小，随压力增大而增大；在温度与压力共同作用下，甲烷密度呈先增速不变、近似线性增加，后增速逐渐减小、凸曲线形增加的变化规律。游离态甲烷密度受温度的影响比吸附态甲烷小，是深部煤层气资源增量的主要贡献者。研究结果为深部煤层气赋存及其潜力预测提供了基础参数。

来源：2021年第1期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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