未志杰，康晓东

（1.海洋石油高效开发国家重点实验室，北京100028；2.中海油研究总院有限责任公司，北京100028）

煤层气开采一般采取耗竭式开采和注气强化开采（ECBM）两种方式。前者技术简单，但是采收率相对较低；后者采收率更高，同时可实现数量可观的CO2地质埋存，具有较广泛的应用前景。注入气体通常包括CO2、N2或烟道气等，注CO2与注N2强化煤层气开采的机理是不同的[1]：与CH4相比，基质对CO2具有更强的吸附能力，注入的CO2优先吸附于煤基质，挤占附着空间并将CH4置换出来；基质吸附N2能力相对较弱，注入的N2更多地留在裂缝中，降低CH4的分压及其基质表面浓度，导致CH4由基质扩散进入裂缝。相应地，煤层气强化采收模拟也更为复杂，不仅需要刻画复杂多孔介质多过程物质运移，还包括煤岩特有的复杂流固耦合作用。

首先，煤层气在强化采收过程中呈现复杂多孔介质多过程运移特性。煤层属于天然裂缝性储层，常用双孔单渗模型描述[2-4]，包括基质与裂缝两套孔隙系统：前者孔隙度大而渗透率小，煤层气以高密度吸附态赋存其中，是主要的煤层气存储空间；后者孔隙度小而渗透率大，煤层气以游离态存在其中，提供主要渗流通道。相应地，煤层气在注气强化开采过程中的运移过程包括解吸、扩散及渗流，即随着CO2或N2的注入，在CO2优先重吸附“推”及N2降低分压“拉”作用下，基质表层发生CH4解吸；同时造成其浓度的不均衡分布，越靠近表层浓度越低，在浓度梯度驱动下CH4不断由基质内扩散至外表层并进入裂缝；……