第43卷 第1期
2015年2月 Vol. 43 No.1 COAL GEOLOGY & EXPLORATION Feb. 2015 煤田地质与勘探 文章编号: 1001-1986(2015)01-0030-05
钻井液对煤心煤层气解吸损失量的影响
谢向向1，张玉贵1,2，姜家钰1，张大伟1
(1. 河南理工大学安全科学与工程学院，河南 焦作 454000；2. 河南省瓦斯地质与
瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地，河南 焦作 454002)
摘要: 为了准确求取钻井液作用下煤心煤层气解吸损失量，借助物理化学、界面化学、表面浸润、浸润相变和煤化学等理论，并通过相关实验研究，讨论了游离态煤层气对解吸损失量的影响，探讨了钻井液作用下液置气和水锁现象对煤层气解吸机理的影响。结果表明：在钻井液作用下，煤心煤层气解吸是多因素动态耦合作用的结果，煤层气原始压力、煤结构破坏类型、粒度、煤级、提钻速度和装罐时间是影响煤层气解吸损失量的主要因素；另外，煤心煤层气在钻井液和空气两种介质中有置换解吸、变压解吸和常压解吸3种解吸过程。
关 键 词：钻井液；煤心煤层气；损失量；液置气；水锁；解吸
中图分类号：P618.13 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2015.01.007
The influence of drilling fluid on coal bed methane desorption loss of coal core
XIE Xiangxiang1, ZHANG Yugui1,2, JIANG Jiayu1, ZHANG Dawei1
(1. College of Safety Science and Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China; 2. State Key
Laboratory Cultivation Base for Gas Geology and Gas Control, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454002, China) Abstract: In order to accurately calculate the loss of CBM under the effect of drilling fluid, in this paper, with the help of physical chemistry theory, interfacial chemistry theory, surface wetting theory, wetting transition theory, coal chemistry theory and so on, meanwhile through the relevant experiment, the influence of free CBM on loss quantity was discussed. The influence of ''liquid-replaced gas'' and ''water locking'' phenomena on the desorption mechanism of CBM under the effect of drilling fluid was investigated. The results show that CBM desorption of coal core is the result of dynamic coupling of multi-factors under the effect of drilling fluid. CBM in-situ pressure, failure type, granularity, coal rank, core-hoisting velocity and canning time are the main factors influencing the desorption loss of CBM. Furthermore, CBM of coal core have three kinds of desorption process in the medium of drilling fluid and air: displacement desorption, variable pressure desorption, atmospheric pressure desorption.
Key words: drilling fluid; coal core CBM; loss quantity; liquid-replaced gas; water locking; desorption
准确的气含量数据是煤层气开发规划中估算资
源量必不可少的参数之一，它关系到产气能力的预
测、布井和开采条件的确定，决定着煤层气资源前
景的好坏及能否进行经济开发[1]。在煤层气含量测
试过程中，自然解吸量和残存量为实际测定值，气
含量的误差主要来自损失量的求取。煤层气损失量
是钻头钻开煤层到煤样装罐密封连通解吸仪开始解
吸之前释放掉的气含量，准确求取损失量是煤层气
含量测定的难点[2-5]，也是一个亟待解决的基础科学
问题[6]。目前，国内外各类煤心煤层气损失量推算
方法均是基于煤样在空气介质中的解吸规律和煤样提至地面测得的气体解吸数据来推算取心过程煤层气在钻井液介质中的损失量[7]，实质上，煤心煤层气在空气介质中解吸扩散为等压解吸过程，而在钻井液条件下是个变压解吸过程[8]。 前人对空气介质中煤层气解吸损失量做过大量研究，而对钻井液作用下煤心煤层气解吸损失量的研究很少，尤其是对钻井液作用下煤心煤层气各阶段不同解吸机理对损失量的研究尚无报道，且现行各类煤层气损失量均不包括游离态煤层气含量[9]。本文通过实验室空气介质中煤层气解吸实验和现场煤心煤层气解吸实验，并借鉴前人相关研究实验[8,10-11]，对钻收稿日期: 2013-07-26
基金项目: 国家科技重大专项课题(2011ZX05040-005)；国家自然科学基金项目(40772094)
作者简介: 谢向向(1986–)，男，河南商丘人，硕士，从事煤层气地质与工程研究. E-mail：xiangxiangxiehpu@163.com
张玉贵，姜家钰，等. 钻井液对煤心煤层气解吸损失量的影响[J]. 煤田地质与勘探，2015，43(1)：30–34. 引用格式: 谢向向，
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