基于强度和渗透性的煤炭地下气化采收率分析
郝鹏程1
王创业1
刘猛2
曹望坤1
李翔1
袁淑霞3
吴松3
齐文娇3
1.中石油煤层气有限责任公司,北京 1000282.中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司,北京 1000953.西安石油大学机械T程学院,陕西西安 710065
摘要：中深层煤炭地下气化是新型的煤炭利用技术,尚缺乏采收率评价标准.剩余煤墙强度和气体渗透性是气化后地层安全性的重要评价指标.为确保气化后地层安全性,基于强度和渗透性理论,采用有限元法对多因素影响下煤层应力分布状态进行分析,得到不同载荷作用下煤层产生裂纹的临界条件,确定不同形状气化腔、不同厚度煤层以及不同地层压力和工作压力下的最小预留煤墙厚度;采用Darcy定律对煤层渗透率进行分析.根据强度和渗透率计算地下气化过程可用于气化的煤量,结合煤炭采区回采率和油田原油采收率定义煤炭地下气化采收率,并针对不同煤层厚度、不同形状气化腔进行了采收率计算.研究结果表明,煤炭地下气化无法以回采率衡量其采收率,因气化腔的圆柱/圆锥形状特点,其采收率低于煤炭开采过程的回采率,预留安全煤墙后,煤炭地下气化采收率进一步降低.随着煤墙厚度的增加,采收率逐渐降低,但煤墙厚度对厚煤层影响较小,对薄煤层影响较大.煤层越厚,需要预留的最小煤墙厚度越大,但采收率越高,尤其是梨形气化腔更是如此.与煤炭开采不同,煤炭地下气化采收率受煤层厚度影响较大,如果采用梨形气化腔,薄煤层的开采价值较低.煤炭地下气化解决了深层煤炭的开采利用问题,由于国内外尚未建立起煤炭地下气化采收率评价方法,该研究结果可为煤炭地下气化选址、资源评价和气化工艺的制定提供参考,也可为煤炭地下气化采收率标准的制定提供参考.
关键词：煤炭地下气化采收率气化腔煤层强度渗透率
分类号：TD844(矿山开采)
资助基金：中国石油天然气股份有限公司重大科技攻关资助项目(2019E-25)
论文发表日期：2023-09-28
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：11( 3562-3572 )
英文信息