实验四 煤储层的解吸特征【中国矿业大学《煤层气地质学》(傅教

实验四 煤层气的解吸特征

一、实验目的

掌握解吸法测试煤层气含量的方法；掌握损失气（逸散气）的推算方法；掌握吸附时间的计算方法。

二、实验内容

1、逸散气量（损失气量）的推算

逸散气量（损失气量）与取心至样品密封解吸罐中所需时间有关，取心、装罐所需时间越短，则计算的逸散气量（损失气量）越准确。当逸散气量（损失气量）不超过总含气量的20%时，直接法所测的含气量比较准确。

解吸气和逸散气（损失气量）是煤层气的可采部分，因此准确测定逸散气（损失气量）至关重要。美国矿业局采用的直接法计算逸散气的理论依据是：煤体内的空隙是球形的，且孔径的分布是单峰的，气体在孔隙中的扩散是等温的且服从菲克第一定律，所有孔隙中气体的初始浓度相同，球体的边界处浓度为零。则解吸最初几个小时释放出的气体与解吸时间的平方根成正比，总的解吸量可由下式表示：

V总?V1?at?t0

式中：V总—总解吸量，ml；V1—逸散气量，ml；a—系数；t—解吸罐解吸时间，min；t0—逸散时间，min。令T?t?t0，则上式写为：

V总?V1?aT

其中实测解吸气量V2?aT。由此在解吸气量与时间的平方根的图中（一般取前10个点），反向延长到计时起点，即可估算出逸散气量（图4-1）。

180001600014000 020406080100120140160180200220240260280300320取前10个点推算逸散气量为524.87mlr=0.999损失时间:9min解吸累计体积(ml)120001000080006000400020000-2000 解吸时间平方根(min1/2)图4-1 逸散气量的估算

直接法的计时起点与钻井液类型有关，对于气相或雾相取心，假设取心筒穿

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透煤层即开始解吸，损失时间（逸散时间）为取心时间、起钻时间和样品到达地面后密封在解吸罐中之前时间的总和。对于清水取心，假设当岩心提到距井口一半时开始解吸，这种情况下，损失时间为起钻时间的一半加上地面装罐之前的时间。

2、吸附时间的计算

吸附时间通常由煤样的自然解吸实验（美国的直接法）来确定。

1）计算累计达到总解吸气量的63%时所对应的气体体积

V63%=总解吸气量（STP）×63% 2）计算累计达到总解吸气量的63%时所对应的时间

在煤样的自然解吸实验中找到该样品累计达到总解吸气量的63%时所在的时间区间t1和t2，其所对应的累计解吸量为Vt1和Vt2，则：

??t1?(t2?t1)?V63%?Vt1Vt2?Vt1

三、实验报告

根据煤样的自然解吸实验（美国的直接法，表4-1，煤层段为清水钻进）推算损失气（逸散气）含量和计算吸附时间。

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表4-1 煤层气含量自然解吸实验原始记录表

煤层气井号： FZ-001 地 点： 枣园 罐 号： 1 样 号： 3-1 采样深度（m）： 513.61~514.01 煤 层 编 号： 3 储 层 温 度： 23oC 钻遇煤层时间： 16 ：04 提钻开始时间： 16 ：37 提至井口时间： 16 ：45 装罐结束时间： 16 ：50 损失时间（min）： 9 测试开始时间： 16 ：50 现场气压（KPa）： 92.24 现 场 温 度 （oC）： 24 日期： 1999.6.7 日 期 6.7 记测 定 间隔累计录时 间 时 间 时 间 号 h ：min min min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 16 ：50 16 ：52 16 ：57 17 ：02 17 ：07 17 ：12 17 ：17 17 ：22 17 ：27 17 ：32 17 ：43 17 ：48 17 ：58 18 ：05 18 ：15 18 ：25 18 ：41 18 ：51 19 ：06 19 ：16 19 ：26 19 ：36 19 ：46 19 ：56 20 ：06 20 ：16 20 ：30 20 ：45 20 ：58 21 ：14 21 ：29 21 ：44 0 2 5 5 5 5 5 5 5 5 11 5 10 7 10 10 16 10 15 10 10 10 10 10 10 10 14 15 13 16 15 15 0 2 7 12 17 22 27 32 37 42 53 58 68 75 85 95 111 121 136 146 156 166 176 186 196 206 220 235 248 164 279 294 量管读数ml 0 35 120 125 110 100 90 70 80 75 130 60 120 80 105 105 105 80 100 70 65 60 70 65 55 65 75 85 75 75 70 65 气 体 体 积 0 29.54 101.27 105.49 92.83 84.39 75.95 59.07 67.51 63.29 53.16 50.63 101.27 67.51 88.61 88.61 88.61 67.51 84.39 58.66 54.46 50.28 59 54.78 46.35 54.83 63.27 71.71 63.28 63.28 59.05 54.83 累 计 体 积 0 29.54 130.81 236.3 329.13 413.52 489.47 548.54 616.05 679.34 732.5 783.13 884.4 951.91 1040.52 平方根3.00 3.32 4.00 4.58 5.10 5.57 6.00 6.40 6.78 7.14 7.87 8.19 8.77 9.17 9.70 气压KPa 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 气 温 oC 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 23 23 23 22 22 22 22 22 22 22 ml/STP ml/STP min1/2 1129.13 10.20 1217.74 10.95 1285.25 11.40 1369.64 12.04 1428.3 12.45 1482.76 12.85 1533.04 13.23 1592.04 13.60 1646.82 13.96 1693.17 14.32 1748 14.66 1811.27 15.13 1882.98 15.62 1946.26 16.03 2009.54 16.52 2068.59 16.97 2123.42 17.41 3

续上表

煤层气井号： FZ-001 地 点： 枣园 罐 号： 1 样 号： 3-1 日 期 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12 6.13 6.14 6.15 6.16 6.17 6.18 6.19 6.20 6.21 6.22 6.23

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记录测 定 时 间 间隔累 计min 323 347 367 387 410 440 485 545 605 665 752 1204 1594 1830 2322 2480 量管读数ml 125 100 95 80 80 110 90 95 175 235 200 845 680 425 605 260 465 415 1055 475 420 430 310 355 215 505 720 590 495 500 475 430 330 315 280 365 气 体 体 积 ml/STP 84.37 80.15 67.49 67.49 92.8 75.93 80.15 147.64 累 计 体 积 ml/STP 2313.25 2393.4 2460.89 2528.38 2621.18 2697.11 2777.26 2924.9 平 方根 min1/2 18.22 18.87 19.39 19.90 20.47 21.19 22.23 23.54 24.78 25.96 27.59 34.83 40.04 42.88 48.28 49.89 54.12 56.49 65.43 68.33 74.41 78.24 81.74 85.19 86.75 92.55 气 压KPa 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.37 92.24 92.24 92.24 92.24 92.24 92.37 91.84 92.11 91.98 91.98 92.11 92.11 91.11 91.97 气 温 oC 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 25 23 23 23 23 23 22 24 21 24 22 21 21 21 23 23 24 24 24 24 25 24 25 23 24 时间 时 间 号 h ：min min 33 22 ：13 29 34 22 ：37 35 22 ：57 36 23 ：17 37 23 ：40 38 0 ：10 39 40 41 42 43 0 ：55 1 ：55 2 ：55 3 ：55 5 ：22 24 20 20 23 30 45 60 60 60 87 105.46 2228.88 198.26 3123.16 168.73 3291.89 705.7 3997.59 570.93 4568.52 354.44 4922.96 504.25 5427.21 218.3 5645.51 387.57 6033.08 346.1 6379.18 878.98 7258.16 400.96 7659.12 350.56 8009.68 361.23 8370.91 261.68 8632.59 299.66 8932.25 181.49 9113.74 418.98 9532.72 492.6 44 12 ：54 452 45 19 ：24 390 46 23 ：20 236 47 7 ：32 492 48 10 ：10 158 49 17 ：30 440 2920 50 21 ：52 262 3182 51 16 ：02 1090 4272 52 22 ：30 388 53 12 ：58 868 54 22 ：43 585 55 8 ：03 560 56 17 ：38 575 57 22 ：06 268 4660 5528 6113 6673 7248 7516 58 15 ：26 1040 8556 59 17 ：29 1563 10119 60 19 ：14 1545 11664 61 18 ：33 1339 13063 62 21 ：05 1592 14655 63 21 ：05 1440 16095 64 17 ：05 1200 17295 65 18 ：52 1547 18842 66 19 ：24 1472 20314 67 17 ：55 1351 21665 68 18 ：24 1469 23134 597.38 10130.1 100.64 91.78 10622.7 108.04 91.98 413.04 11035.74 114.33 91.98 417.21 11452.95 121.01 91.98 396.35 11849.3 126.90 91.98 357.07 12206.37 131.54 91.84 274.94 12481.31 137.30 91.84 261.19 12742.5 142.56 91.71 233.74 12976.24 147.22 91.71 303.01 13279.25 152.13 91.71 续上表

煤层气井号： FZ-001 地 点： 枣园 罐 号： 1 样 号： 3-1 日 期 6.24 6.25 6.26 6.27 6.28 6.29 6.30 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12 7.13 7.14 7.15 7.16 7.17 7.18 7.19 7.21 7.23 7.25 7.27 7.29 记录测 定 时 间 间隔累 计量管气 体 体 积 ml/STP 269.49 248.76 228.03 221.23 207.68 203.17 189.81 176.25 162.7 149.14 139.96 135.58 117.5 108.46 94.91 90.4 85.88 76.84 67.93 67.93 63.4 63.4 58.76 58.76 58.76 54.33 90.55 77.36 59.15 40.95 27.3 18.2 13.64 18.18 9.09 4.55 累 计 体 积 ml/STP 13548.74 13797.5 14025.53 14246.76 14454.44 14657.61 14847.42 15023.67 15186.37 15335.51 15475.47 15611.05 15728.55 15837.01 15931.92 16022.32 16108.2 16185.04 16252.97 16320.9 16384.3 16447.7 16506.46 16565.22 16623.98 16678.31 16768.86 16846.22 16905.37 16946.32 16973.62 16991.82 17005.46 17023.64 17032.73 17037.28 平 方根 min 156.87 161.16 165.82 170.31 173.97 178.03 182.03 185.86 189.70 193.46 197.14 200.76 204.29 207.81 211.25 214.63 217.96 221.24 1/2气 压KPa 91.71 91.71 91.71 99.87 99.87 99.87 99.97 99.97 99.97 99.97 99.87 99.97 99.97 99.97 99.97 99.98 99.98 99.98 气 温 oC 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 23 23 23 23 23 23 23 23 23 23 时间 时 间 读数号 h ：min min min ml 69 18 ：49 1465 24599 325 70 17 ：33 1364 25963 300 71 18 ：56 1523 27486 275 72 20 ：06 1510 28996 245 06 1260 30256 230 73 17 ：56 1430 31685 225 74 16 ：56 1440 33126 210 75 16 ：26 1410 34536 195 76 16 ：26 1440 35976 180 77 16 ：26 1440 37416 165 78 16 ：26 1440 38856 155 79 16 ：26 1440 40296 150 80 16 ：26 1440 41736 130 81 16 ：26 1440 43176 120 82 16 ：26 1440 44616 105 83 16 ：26 1440 46056 100 84 16 ：26 1440 47496 95 85 16 ：26 1440 48936 85 86 16 ：26 1440 50376 75 87 16 ：26 1440 51816 88 16 ：26 1440 53256 89 16 ：26 1440 54696 90 16 ：26 1440 56136 91 16 ：26 1440 57576 92 16 ：26 1440 59016 93 16 ：26 1440 60456 94 16 ：26 2880 66216 96 16 ：26 2880 69096 97 16 ：26 2880 71976 98 16 ：26 2880 74856 99 16 ：75 70 70 65 65 65 60 85 65 45 30 20 15 20 10 5 224.47 100.17 227.65 100.17 230.79 100.17 233.89 100.17 236.95 239.97 242.95 245.90 251.68 257.34 262.88 268.30 273.61 278.83 283.95 291.45 295.51 300.35 99.98 99.98 99.98 99.48 99.48 99.98 99.98 99.98 99.98 99.98 99.88 99.88 99.88 99.98 26 2880 63336 100 95 16 ：26 2880 77736 7.31 100 16 ：26 2880 80616 8.2 101 16 ：8.5 8.7 8.9 26 4320 84936 102 16 ：103 8 ：10 2384 87320 104 8 ：10 2880 90200

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