中煤阶煤甲烷吸附临界深度的数值模拟计算

作者：张学梅; 马青华; 郝静远; 李东

来源：煤质技术, 2021, 36(03): 54-59.

• 甲烷吸附
• 临界深度
• 数值模拟
• 中煤阶煤
• 镜质体最大反射率
• 齐次方程
• 温压梯度比

煤层气的吸附极大值客观存在,对其研究大多是定性或半定量的结果,目前无精确计算吸附极大值的方法。根据多元函数方程出现极值的必要且充分条件是该方程的一阶全微分必须为零的规则,建立1个包括镜质体在内的可用于计算极值条件的齐次方程,即设计地温梯度与压力梯度比、温度与压力的函数关系并使得计算吸附临界深度的齐次方程成为仅剩压力为变量的一元二次方程。基于镜质组最大反射率(Rmaxo)与参数(Δ和β)的关系,先解一元二次方程的特征判别式,然后从中选定1个合理的解为临界压力(Pc),再求临界深度(Hc)和临界吸附量(Vc)。该方法需同时满足的条件为:地温梯度范围为2.5℃/hm～3.5℃/hm,压力梯度范围为0.70 MPa/hm～1.30 MPa/hm,镜质体最大反射率(Rmaxo)为0.65%～2.50%。通过图形可直观判断在等临界深度、等临界压力和等临界吸附量下镜质体最大反射率与温压梯度比之间的变化关系。建议直接采用基于煤岩分析和温压梯度比计算煤层气吸附极大值时深度和压力及吸附量的软件进行数值模拟计算,以快速、精准地计算在不同镜质组最大反射率、地温梯度和地压梯度时煤层气吸附气量达到极值的情况下的临界深度、临界压力和临界吸附量,并显示其镜质组最大反射率和温压梯度比之间的变化关系。

• 单位
  西安思源学院; 西安交通大学