H2S水溶液对新疆低、中阶煤储层的酸化增透实验研究

作     者：程晓茜 

作者单位：新疆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田继军;王海超

授予年度：2020年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

主      题：煤层气 H2S 低、中阶煤 酸化 孔隙 渗透率 

摘      要：新疆HS含量异常偏高地区的煤层气井日产气量较HS含量正常地区普遍偏高,异常高浓度的HS是否改造了煤储层的孔渗特征进而影响了煤层气井的产量值得研究。本论文以新疆五彩湾煤矿、沙尔湖煤矿、拜城煤矿及艾维尔沟煤矿的低、中阶煤为研究对象,开展了煤样的HS水溶液酸化实验及酸化前后的孔渗测试、高压压汞实验、核磁共振实验、X射线衍射分析和场发射扫描电镜观测,以对比研究HS水溶液酸化前后煤岩体的孔隙特征及不同层理方向上的渗透率变化规律并揭示HS水溶液的酸化增透机理。研究结果表明:(1)HS水溶液酸化前、后,低阶煤的孔隙度明显高于中阶煤;酸化后孔隙度增大,且低阶煤的孔隙度增幅明显高于中阶煤。HS水溶液酸化后,煤样的渗透率明显增大,且低阶煤的渗透率增幅明显高于中阶煤,平行层理方向的渗透率增幅明显高于垂直层理方向。(2)HS水溶液酸化前、后,煤样总孔容随煤阶的增大整体呈减小趋势;酸化后低阶煤孔容的增幅明显高于中阶煤。HS水溶液酸化前、后,总孔比表面积随煤阶的增大呈“增大-减小-增大的趋势;酸化作用对总孔比表面积的增大效果不明显。HS水溶液酸化前,开放孔孔容随煤阶的增大而减小,可动水饱和度先增大后减小;酸化后,随煤阶的增大开放孔孔容和可动水饱和度均呈减小趋势;酸化作用使得低阶煤的开放孔孔容和可动水饱和度增大,而中阶煤的开放孔孔容和可动水饱和度减小,说明酸化更有利于增强低阶煤中煤层气的流通。(3)HS水溶液对煤储层孔渗特征的改善机理主要体现在两个方面:一方面是酸化作用引起碳酸盐矿物与酸液发生溶蚀作用,导致充填于孔隙、裂隙中的方解石等碳酸盐矿物被溶蚀,从而使得空隙体积增大、连通性增强的正效应;另一方面是酸化作用导致煤中黏土矿物膨胀、分散形成的细小颗粒和黄铁矿反应生成的沉淀堵塞孔隙,造成空隙体积减小、连通性减小的负效应。低阶煤以正效应为主,中阶煤以负效应为主。本次研究旨在揭示新疆异常高浓度HS地区煤层气井高产的原因,研究成果有望丰富煤层气储层改造理论及指导煤层气有利区的预测。