气体驱替在煤层气开采工艺中的研究现状

在注入增产方面，国外近年来开展了大量的研究，该项技术已得到成功运用。2002年，美国AMOCO公司采用五点法注气开发煤层气取得良好采收效果，由此开发出一项提高煤层气采收率的新技术（ECBM）。AMOCO公司的室内注N2试验已获得100%的CH4釆收率，在圣胡安盆地西北部釆用5点井网进行现场试验使煤层气产量提高3倍。

根据煤储层吸附－解吸机制，国内有关机构首次釆用“解吸－注气－解吸”的实验方法，分别进行CH4、CO2的吸附－解吸和CO2注入置换煤层CH4实验，模拟了煤层气井“排采－注气－排采”的增产途径和效果。结果表明：在CH4和CO2二元体系的竞争吸附中，CO2组分的吸附速率是先快后慢，而CO2组分的吸附速率先慢后快，解吸时则相反，反映出CO2在竞争吸附中占据优势；注入CO2气体的数量越大和相对浓度越高，单位压降CH4解吸率和CO2吸附率就越高。实验成果对工业规模的煤层气开发试验具有指导意义。

另外，辽宁工程技术大学依据双重介质扩散渗流和多组分吸附平衡理论，建立了注气开釆煤层气多组分流体扩散渗流模型，该模型基于两条基本假设：

①煤层是由基质微孔系统和裂缝、裂隙宏观系统组成的双重介质结构。

②基质微孔系统微孔隙很小，水不能进入其中，微孔系统只存在多组分气体，且只发生吸附、解吸、置换和扩散，裂缝系统既是气的储集空间，也为气、水运移提供渗流通道。(www.xing528.com)

在此模型基础上，进一步采用数值模拟方法研究了注气开釆煤层气的增产机制。结果显示：注入CO2不但减少煤层甲烷的分压，加速煤层甲烷的解吸，而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附，更易竞争吸附置换煤层甲烷分子，使大量煤层甲烷解吸进入裂缝系统，提高了煤层气产量。

太原理工大学推导了自然降压开采和注气开釆煤层气时最大理论回收量和回收率的计算公式，利用这些公式评价了注气效果和选择了注气种类，认为我国煤层气在自然降压开采时最大理论回收率为44%，注CO2和N2开采时最大理论回收率分别为76%和54%。

但是，气体注入技术也存在成本相对较高、注入装置复杂庞大、产出气体中甲烷浓度降低、气体需要进一步提纯等问题。