低(di)場(chang)核(he)磁法研(yan)究(jiu)天然(ran)氣吸(xi)附過程

天然(ran)氣是成(cheng)煤(mei)過程中生(sheng)成(cheng),並以吸(xi)附和遊(you)離狀(zhuang)態賦(fu)存於(yu)地(di)下煤(mei)層(ceng)及(ji)圍(wei)巖(yan)的(de)自儲式(shi)天然氣(qi)體。

資料顯示,地(di)質的(de)演化(hua)或(huo)者(zhe)現(xian)階段地(di)質的(de)構造(zao)狀(zhuang)況對天(tian)然(ran)氣的(de)開采(cai)影響(xiang)十(shi)分巨大。由於(yu)我國的(de)含(han)煤(mei)巖(yan)系是經(jing)歷(li)了多期構造(zao)作(zuo)用(yong)的(de)影響(xiang)而保存,與(yu)其(qi)他(ta)國家(jia)大為(wei)不(bu)同。煤(mei)體結構較(jiao)為(wei)特(te)殊(shu),降低(di)了煤(mei)層(ceng)氣(qi)的(de)滲(shen)透(tou)性(xing)能(neng)且影響(xiang)產(chan)能(neng)輸出;同時,由(you)於(yu)煤(mei)是自生自(zi)儲,它與(yu)石(shi)油(you)天(tian)然氣的(de)儲層(ceng)截(jie)然不(bu)同,多種(zhong)因素(su)制(zhi)約著(zhe)它的(de)產能(neng)。

研究(jiu)發現(xian)煤(mei)層(ceng)的(de)自身(shen)孔隙(xi)的(de)總容(rong)積要(yao)遠(yuan)遠小於(yu)天然氣總含(han)量(liang),所以可以明確的(de)指出(chu)天(tian)然(ran)氣肯(ken)定(ding)還(hai)有另外壹種(zhong)存在(zai)狀態,即吸(xi)附態,也就是說在(zai)某種多孔(kong)介質中容(rong)納了以類液(ye)態或(huo)凝(ning)聚(ju)態存在(zai)的(de)氣體(ti),其(qi)存在(zai)方(fang)式(shi)分(fen)為(wei)化(hua)學吸(xi)附和物(wu)理吸(xi)附。通(tong)過(guo)各種(zhong)理論(lun)和(he)大(da)量(liang)的(de)實驗(yan)證(zheng)明,煤(mei)巖(yan)中的(de)煤(mei)層(ceng)氣(qi)主要(yao)是以物理(li)吸(xi)附的(de)方(fang)式(shi)存在(zai);此(ci)外,解吸(xi)是指天(tian)然(ran)氣(qi)分子(zi)在(zai)其(qi)被煤(mei)巖(yan)等介質吸(xi)附後,受(shou)到了在(zai)熱運(yun)動(dong)或(huo)者(zhe)是某種振(zhen)動(dong)的(de)影響(xiang)下,使(shi)天(tian)然氣分子(zi)重(zhong)新(xin)活躍,且足以擺脫(tuo)吸(xi)附介質的(de)吸(xi)附力,這(zhe)樣(yang)天然(ran)氣(qi)分(fen)子又能(neng)以遊離(li)狀(zhuang)態返回到天(tian)然(ran)氣(qi)分子(zi)群中(zhong)。研(yan)究(jiu)發現(xian),天然(ran)氣的(de)解吸(xi)/吸(xi)附在(zai)壹定(ding)條件下可以相(xiang)互轉換(huan)。

天然(ran)氣吸(xi)附過程

研究(jiu)表明(ming)天(tian)然氣(qi)吸(xi)附先是滲(shen)流(liu)過程,即由(you)於(yu)強大(da)的(de)外部壓(ya)力使(shi)甲(jia)烷(wan)的(de)氣體(ti)分子(zi)滲(shen)流(liu)到大孔(kong)系統中流(liu)動(dong),並且(qie)在(zai)煤(mei)基質外的(de)表面(mian)產生壹種煤(mei)層(ceng)氣(qi)氣膜(mo)。

當(dang)氣體分(fen)子(zi)經(jing)過(guo)介質顆粒(li)外時,有(you)壹部分(fen)氣體分子會被介質外表面(mian)強力(li)吸(xi)附,並且(qie)被吸(xi)附的(de)氣體(ti)分子(zi)會通(tong)過(guo)介質的(de)微孔(kong)隙向(xiang)煤(mei)介質內部擴散(san);同時另壹部分(fen)會通(tong)過(guo)往(wang)介質顆粒(li)內(nei)的(de)孔道向(xiang)內擴散(san)。

天然氣(qi)吸(xi)附過程包(bao)括(kuo)了外擴散(san)、內擴散(san)以及表面(mian)擴散(san)。而最(zui)慢(man)階段,壹般(ban)是內擴散(san)階段的(de)速率,決定(ding)了吸(xi)附過程的(de)總速率。

低(di)場(chang)核(he)磁法研(yan)究(jiu)天然(ran)氣吸(xi)附過程

低(di)場(chang)核(he)磁共振(zhen)技術(shu)是壹種先(xian)進的(de)無損檢測技(ji)術(shu)。低(di)場(chang)核(he)磁共振(zhen)技術(shu)的(de)基本(ben)工(gong)作原理是先獲得(de)被測物(wu)體的(de)核磁(ci)共振(zhen)信號,根據不(bu)同組(zu)分(fen)的(de)弛豫時(shi)間差(cha)異(yi),得(de)到核(he)磁共(gong)振(zhen)成(cheng)像圖或(huo)T2弛豫分(fen)布圖譜,低(di)場(chang)核(he)磁共振(zhen)技術(shu)既可檢測多孔(kong)介質的(de)結構特(te)性(xing),也(ye)可(ke)檢測多孔(kong)介質的(de)某些(xie)物(wu)理(li)特(te)性(xing)和(he)流(liu)動(dong)參數(shu)及(ji)流(liu)體和多孔(kong)介質骨(gu)架(jia)間相(xiang)互作用(yong),研究(jiu)流體(ti)在(zai)其(qi)中(zhong)流動(dong)狀況及分(fen)布規(gui)律(lv).低(di)場(chang)核(he)磁共振(zhen)T2弛豫分(fen)布技(ji)術(shu),可以根據測量到的(de)馳豫(yu)時間差(cha)異(yi)來(lai)分析吸(xi)附在(zai)煤(mei)體中(zhong)的(de)氣體(ti)，實現(xian)天然(ran)氣吸(xi)附過程即時(shi)的(de)、動(dong)態的(de)觀測(ce)，有助於(yu)研究(jiu)煤(mei)儲層(ceng)中(zhong)煤(mei)層(ceng)氣(qi)賦(fu)存運(yun)移(yi)規(gui)律(lv)，直觀(guan)揭(jie)示煤(mei)層(ceng)氣(qi)在(zai)煤(mei)層(ceng)中(zhong)的(de)賦(fu)存流動(dong)狀態、分析運(yun)移(yi)產(chan)出(chu)過(guo)程中的(de)各方(fang)面(mian)影響(xiang)因素(su)，在(zai)煤(mei)儲層(ceng)物(wu)性及(ji)天然(ran)氣吸(xi)附規律(lv)的(de)分析和(he)研究(jiu)中具有更(geng)好(hao)的(de)適用(yong)性。

核磁(ci)共振(zhen)的(de)馳豫(yu)時間可(ke)表征氣體的(de)分子(zi)運(yun)動(dong)性，通(tong)過(guo)馳豫(yu)時間大(da)小差(cha)異(yi)可(ke)表征不(bu)同吸(xi)附狀態的(de)甲(jia)烷(wan)氣(qi)體(ti)。典(dian)型(xing)的(de)煤(mei)/頁巖(yan)試樣(yang)的(de)T2圖譜曲線具有明(ming)顯的(de)3個峰(feng)，依次為(wei)吸(xi)附態、孔隙束縛(fu)態、自由態氣體。