煤层气的产出依赖复杂的“降压—解吸—扩散—渗流”过程,传统的储层改造技术难以提升煤层气的解吸和扩散能力。煤层气生物工程(Coalbed Gas Bioengineering,CGB)作为一种新兴技术,通过微生物厌氧发酵将煤部分转化为煤层气及其他液相有...煤层气的产出依赖复杂的“降压—解吸—扩散—渗流”过程,传统的储层改造技术难以提升煤层气的解吸和扩散能力。煤层气生物工程(Coalbed Gas Bioengineering,CGB)作为一种新兴技术,通过微生物厌氧发酵将煤部分转化为煤层气及其他液相有机物,具有增解、增扩、增透的多重增产效应。煤的厌氧发酵过程涉及复杂的生物化学反应,并伴随热量释放,精准计量发酵过程中释放的热量对于理解煤层气的产出具有重要意义。采用自研的集量热仪与模拟煤储层原位厌氧发酵系统为一体的装置,对长焰煤样进行厌氧发酵试验,通过监测温度计算厌氧发酵过程中释放的热量,并评估其对煤吸附甲烷能力的影响。结果表明:煤储层原位厌氧发酵过程中存在显著的自增温效应,温度提升主要分为4个阶段,即缓慢升温、低温保持、快速增温和高温保持。在厌氧发酵初期(第1—第12天),一方面长焰煤易被微生物降解,大分子物质脱落过程中不涉及剧烈的化学反应,同时又涉及化学键断裂的吸收能量与释放能量相当,对反应体系温度影响较小,升温缓慢。在第13—第16天,系统所需能量与释放能量相当,温度保持在31℃左右;厌氧发酵中期(第17—第23天),产酸发酵细菌和产氢产乙酸菌主导的反应阶段,直链烷烃、胺类、酸类、酯类和苯环类衍生物逐渐增加,煤中大分子物质转化为这类物质的过程中会释放一定的热量,系统温度明显增加;当厌氧发酵进入产甲烷高峰期,乙酸、丙酸等有机酸和乙醇等醇类物质快速被微生物利用生成甲烷,释放出大量热量,系统温度快速增加。煤厌氧发酵过程中产生的总能量理论上可使固液体系温度升高6℃,导致煤对甲烷的吸附能力下降,起到增解作用。该研究为深入理解煤层气生物工程中的热力学效应提供了试验依据,并为煤层气增产提供了理论支撑。展开更多
文摘煤层气的产出依赖复杂的“降压—解吸—扩散—渗流”过程,传统的储层改造技术难以提升煤层气的解吸和扩散能力。煤层气生物工程(Coalbed Gas Bioengineering,CGB)作为一种新兴技术,通过微生物厌氧发酵将煤部分转化为煤层气及其他液相有机物,具有增解、增扩、增透的多重增产效应。煤的厌氧发酵过程涉及复杂的生物化学反应,并伴随热量释放,精准计量发酵过程中释放的热量对于理解煤层气的产出具有重要意义。采用自研的集量热仪与模拟煤储层原位厌氧发酵系统为一体的装置,对长焰煤样进行厌氧发酵试验,通过监测温度计算厌氧发酵过程中释放的热量,并评估其对煤吸附甲烷能力的影响。结果表明:煤储层原位厌氧发酵过程中存在显著的自增温效应,温度提升主要分为4个阶段,即缓慢升温、低温保持、快速增温和高温保持。在厌氧发酵初期(第1—第12天),一方面长焰煤易被微生物降解,大分子物质脱落过程中不涉及剧烈的化学反应,同时又涉及化学键断裂的吸收能量与释放能量相当,对反应体系温度影响较小,升温缓慢。在第13—第16天,系统所需能量与释放能量相当,温度保持在31℃左右;厌氧发酵中期(第17—第23天),产酸发酵细菌和产氢产乙酸菌主导的反应阶段,直链烷烃、胺类、酸类、酯类和苯环类衍生物逐渐增加,煤中大分子物质转化为这类物质的过程中会释放一定的热量,系统温度明显增加;当厌氧发酵进入产甲烷高峰期,乙酸、丙酸等有机酸和乙醇等醇类物质快速被微生物利用生成甲烷,释放出大量热量,系统温度快速增加。煤厌氧发酵过程中产生的总能量理论上可使固液体系温度升高6℃,导致煤对甲烷的吸附能力下降,起到增解作用。该研究为深入理解煤层气生物工程中的热力学效应提供了试验依据,并为煤层气增产提供了理论支撑。
