中煤阶煤甲烷吸附临界深度的数值模拟计算

张学梅，马青华，郝静远，李 东

(1.西安思源学院 能源及化工大数据应用教学研究中心，陕西 西安 710038；2.西安交通大学 化工学院，陕西 西安 710038)

0 引 言

从“不同煤阶吸附气量-埋深关系图”[1]和“有机质吸附甲烷气模型图”[2]分析，煤储层的煤层气吸附极大值客观存在。出现煤层气“吸附极大值”的煤储层埋藏深度也相应被定义为临界深度(Hc)。同样出现吸附极大值所对应的压力定义为临界压力(Pc),出现吸附极大值所对应的吸附量定义为临界吸附量(Vc)。在临界深度以浅，含气量随埋深的增大而增高；在临界深度以深，即超过临界深度后，含气量随埋深增大反而降低。在临界深度以浅和临界深度以深会出现2个埋深点，其含气量在压力无变化时会相等，但含气量的变化随压力降低却相反。即在临界深度以浅，随压力降低其含气量降低，但在临界深度以深，随压力降低其含气量反而增高。

煤层气的地面抽采是在煤储层的地面往下钻一井至预定深度后通过“排水降压”方式抽采煤层气的工程操作。此种压力单向变化的“排水降压”方式对于临界深度以浅和临界深度以深的两点必定会产生2种完全不同的结果。对于在临界深度以浅的点，排水降压的方式会产生吸附气量降压(Vjy)小于原先排水降压前吸附气量(Vyq)，即VjyVys[3]，因此计算出吸附极大值所出现的临界埋深(Hc)、临界压力(Pc)和临界吸附量(Vc)就非常重要。

已有涉及煤层气临界深度的产生原因和计算的相关探讨，如深部地应力状态的转换即为平均水平最大主应力与垂直应力的比值。……