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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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基于强度和渗透性的煤炭地下气化采收率分析

作者(Author):

  • 郝鹏程
  • 王创业
  • 刘猛
  • 曹望坤
  • 李翔
  • 袁淑霞
  • 吴松
  • 齐文娇

作者单位:

  • 中石油煤层气有限责任公司
  • 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司
  • 西安石油大学 机械工程学院

关键词:

  • 煤炭地下气化
  • 采收率
  • 气化腔
  • 强度
  • 渗透率
  • 摘要
  • 论文图表
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  • 引用格式

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定率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。


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