低場(chǎng)核磁法研究天然氣吸附過(guò)程
天然氣是成煤過(guò)程中生成,并以吸附和游離狀態(tài)賦存于地下煤層及圍巖的自?xún)κ教烊粴怏w。
資料顯示,地質(zhì)的演化或者現階段地質(zhì)的構造狀況對天然氣的開(kāi)采影響十分巨大。由于我國的含煤巖系是經(jīng)歷了多期構造作用的影響而保存,與其他國家大為不同。煤體結構較為特殊,降低了煤層氣的滲透性能且影響產(chǎn)能輸出;同時(shí),由于煤是自生自?xún)?它與石油天然氣的儲層截然不同,多種因素制約著(zhù)它的產(chǎn)能。
研究發(fā)現煤層的自身孔隙的總容積要遠遠小于天然氣總含量,所以可以明確的指出天然氣肯定還有另外一種存在狀態(tài),即吸附態(tài),也就是說(shuō)在某種多孔介質(zhì)中容納了以類(lèi)液態(tài)或凝聚態(tài)存在的氣體,其存在方式分為化學(xué)吸附和物理吸附。通過(guò)各種理論和大量的實(shí)驗證明,煤巖中的煤層氣主要是以物理吸附的方式存在;此外,解吸是指天然氣分子在其被煤巖等介質(zhì)吸附后,受到了在熱運動(dòng)或者是某種振動(dòng)的影響下,使天然氣分子重新活躍,且足以擺脫吸附介質(zhì)的吸附力,這樣天然氣分子又能以游離狀態(tài)返回到天然氣分子群中。研究發(fā)現,天然氣的解吸/吸附在一定條件下可以相互轉換。
天然氣吸附過(guò)程
研究表明天然氣吸附先是滲流過(guò)程,即由于強大的外部壓力使甲烷的氣體分子滲流到大孔系統中流動(dòng),并且在煤基質(zhì)外的表面產(chǎn)生一種煤層氣氣膜。
當氣體分子經(jīng)過(guò)介質(zhì)顆粒外時(shí),有一部分氣體分子會(huì )被介質(zhì)外表面強力吸附,并且被吸附的氣體分子會(huì )通過(guò)介質(zhì)的微孔隙向煤介質(zhì)內部擴散;同時(shí)另一部分會(huì )通過(guò)往介質(zhì)顆粒內的孔道向內擴散。
天然氣吸附過(guò)程包括了外擴散、內擴散以及表面擴散。而最慢階段,一般是內擴散階段的速率,決定了吸附過(guò)程的總速率。
低場(chǎng)核磁法研究天然氣吸附過(guò)程
低場(chǎng)核磁共振技術(shù)是一種先進(jìn)的無(wú)損檢測技術(shù)。低場(chǎng)核磁共振技術(shù)的基本工作原理是先獲得被測物體的核磁共振信號,根據不同組分的弛豫時(shí)間差異,得到核磁共振成像圖或T2弛豫分布圖譜,低場(chǎng)核磁共振技術(shù)既可檢測多孔介質(zhì)的結構特性,也可檢測多孔介質(zhì)的某些物理特性和流動(dòng)參數及流體和多孔介質(zhì)骨架間相互作用,研究流體在其中流動(dòng)狀況及分布規律.低場(chǎng)核磁共振T2弛豫分布技術(shù),可以根據測量到的馳豫時(shí)間差異來(lái)分析吸附在煤體中的氣體，實(shí)現天然氣吸附過(guò)程即時(shí)的、動(dòng)態(tài)的觀(guān)測，有助于研究煤儲層中煤層氣賦存運移規律，直觀(guān)揭示煤層氣在煤層中的賦存流動(dòng)狀態(tài)、分析運移產(chǎn)出過(guò)程中的各方面影響因素，在煤儲層物性及天然氣吸附規律的分析和研究中具有更好的適用性。
核磁共振的馳豫時(shí)間可表征氣體的分子運動(dòng)性，通過(guò)馳豫時(shí)間大小差異可表征不同吸附狀態(tài)的甲烷氣體。典型的煤/頁(yè)巖試樣的T2圖譜曲線(xiàn)具有明顯的3個(gè)峰，依次為吸附態(tài)、孔隙束縛態(tài)、自由態(tài)氣體。
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