煤田地质与勘探

作者：撒占友, 吴静波, 杨永亮, 张鑫, 卢守青, 刘杰, 王昊,

关键词：Klinkenberg效应, Klinkenberg因子, CO₂-ECBM, 渗透率, 气体压力, CO₂封存,

为了探究Klinkenberg效应及不同状态的Klinkenberg因子在注CO2提高煤层气采收率(CO2-Enhanced Coal Bed Methane，CO2-ECBM)过程中的作用，借助COMSOL有限元软件模拟分析了Klinkenberg因子为0、固定Klinkenberg因子与动态Klinkenberg因子3种状态对CO2-ECBM及有效渗透率的影响，以及CH4与CO2压力随该因子的动态变化情况，并将CH4产气量与工程实际作了对比验证。结果表明，CH4与CO2有效渗透率呈先缓慢增长再急速下降后逐渐趋于平缓的态势，相较于固定Klinkenberg因子或Klinkenberg因子为0，动态Klinkenberg因子影响下的CH4与CO2有效渗透率更大，当Klinkenberg因子为动态变量时，受不同气体的摩尔质量与动力黏度影响，CO2有效渗透率小于CH4有效渗透率。在动态Klinkenberg因子作用下，煤层中CH4压力下降和CO2压力上升均更快，当Klinkenberg因子为固定值或0时，会高估煤层内CH4压力，低估CH4抽采与CO2压注的影响范围，并且估值均随时间增长而增大。工程验证表明，考虑动态Klinkenberg因子作用下的CH4累积产气量更接近真实情况。研究成果有助于分析CH4与CO2有效渗透率变化趋势，预估CH4抽采与CO2压注的影响范围及CH4产气量，在探究煤层增渗，优化井网布置，定量评价煤田产气量等方面具有理论指导意义。

来源：2023年第3期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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