基于气-水两相流的注热CO2增产CH4数值模拟研究
张林峰
杨艳国
穆永亮
范楠
刘康
姚文军
太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西太原 030024
摘要：注CO2增产煤层气技术(CO2-ECBM)可以降低温室气体排放,具有清洁能源生产和环境保护的功能.为研究气-水两相流条件下,在含水煤层中注CO2增产CH4的排采规律以及不同初始含水饱和度、不同CO2注入条件对CH4产量、CO2储存和储层渗透率的影响,构建了竞争吸附、温度变化、煤体变形以及水运移的流-固-热耦合模型,通过与现场数据、已有试验以及现有模型的数值解结果,对比证明了模型有较高的准确性并对模型的优势做出具体阐述,随后利用COMSOL开展了CO2-ECBM数值模拟.结果表明:注CO2可以提升CH4产气速率和产气量,这表明了注CO2增产的可行性.随着CO2持续注入,储层CH4浓度降低,CO2浓度升高,注气井附近温度升高,生产井附近温度降低且从注气井到生产井的温度缓慢下降;注气抽采期间,水相相对渗透率逐渐减小,气相相对渗透率逐渐增大.由于有效应力、基质收缩/膨胀共同作用,储层渗透率呈现"降低-升高-降低"的趋势;煤层初始含水饱和度越大,CH4产量越低,渗透率下降幅度越小.累计CH4产量最大下降15.19％,忽略煤层中水的影响会高估CH4产量,在进行数值模拟时要考虑煤层水的影响;CO2注入温度与注入压力越大,CH4产量越大,渗透率下降幅度越大.累计CH4产量分别增加13.27％、39.77％,渗透率分别下降20.4％、46.14％,提高CO2注入温度和注入压力有利于提高CH4产量.
关键词：煤层气增产流-固-热耦合模型气-水两相流含水饱和度注入温度注入压力渗透率CO2封存
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：山西省基础研究计划青年资助项目(202203021212291)山西省高等学校科技创新资助项目(2021L058)
论文发表日期：2024-03-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 115-128 )
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