利用差壓式v－錐流量計測量煤層甲烷(已修改)
2025-07-08 20:39 本頁面
【正文】 利用差壓式V錐流量計測量煤層甲烷作者：Philip A. Lawrence菲利普 勞倫斯譯者：孫延祚 內(nèi)容提要近年來，在世界范圍內(nèi)通過增加煤層甲烷的開采而使傳統(tǒng)的能源供給得以增加。在世界各地的薄煤層中都很容易采集到這種煤層甲烷。（以下簡稱CBM）。目前在俄羅斯、印度和澳大利亞都正在重新再考察這種有效的能源。在世界各地都已發(fā)現(xiàn)這種清潔能源產(chǎn)品的一些主要的礦源。CBM生產(chǎn)者所體驗的一些挑戰(zhàn)是要在煤礦井口進行準確的氣體流量測量的同時，在測量系統(tǒng)的兩端要保持一個低的差壓值，挑戰(zhàn)還包括在流量計的測量管段中的濕氣體問題，對它也要求妥善處理。本文作者在此領(lǐng)域已工作了九年多，本文將介紹本文作者的一些實驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。特別是關(guān)于使用差壓式流量計的經(jīng)驗，在這種差壓式流量計中使用雙V錐體作為發(fā)生差壓的一次傳感器。 煤層甲烷（CBM）；“這種東西到底是什么？”天然氣的主要成分就是一種被稱為甲烷（CH4）的物質(zhì)。煤層甲烷（CBM）就是存在于薄煤層中的甲烷。CBM的產(chǎn)生是非常不同的，因此雖然銷售和使用它就如同傳統(tǒng)的天然氣一樣，CBM卻是以一種非傳統(tǒng)的方式產(chǎn)生的。發(fā)生CBM是基于以下兩個不同的過程：或者是一個由于微生物（細菌）的作用而引發(fā)的生物過程；或者是一個由于隨著煤層深度增加熱量增加而引發(fā)的熱過程。通常是以下情況：薄煤層被水所浸透。借助于水的壓力，甲烷被包容和保存在煤之中。目前，從煤和煤層所獲得的天然氣約占世界天然氣總產(chǎn)量的7%。 在美國，CBM都在什么地方？根據(jù)阿拉巴馬州CBM協(xié)會的資料，在美國，緯度低于48度的土地中，有13%的土地的下面都有煤。其中的一些煤礦都含有甲烷，其存在的形式或者是以如我們所知的傳統(tǒng)的天然氣的形式，或者是以CBM的形式存在。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查，落基山脈區(qū)域具有廣闊的煤礦層，該煤礦層估計具有30至58萬億（即301012到581012）立方英尺（TCF）的可回收的煤層甲烷（CBM）。在令人驚嘆的同時應(yīng)該指出：以上的貯量僅為落基山脈區(qū)域天然氣總貯量184萬億立方英尺（TCF）的1／3。（Decker 2001）。在落基山脈區(qū)域內(nèi)，未開采的CBM礦源在懷俄明州和蒙大拿州的Powder河流域有，在懷俄明州、科羅拉多州和猶他州的大綠河流域也存在?？屏_拉多州和猶他州的“Uinta－Piceance”河流域、科羅拉多州和新墨西哥州的San Juan河流域正在成為被關(guān)注的區(qū)域。在蒙大拿和懷俄明州的Powder河流域的下面估計可能有24TCF（萬億立方英尺）的可回收CBM的礦源。（Decker 2001）。初步估算：在未來的8年到10年中，在落基山脈區(qū)域內(nèi)就將要鉆3萬個煤礦的CBM氣井。這是一個關(guān)于該能源生產(chǎn)地的具有重大意義的數(shù)目，它將在未來的幾十年中輔助美國經(jīng)濟。為滿足該地區(qū)稅收和風險管理的需要，首先就要求有準確的測量。美國主要CBM儲備地址如圖1所示。*圖1 表明美國CBM主要儲備地址的分布圖在Powder河流域甲烷氣的估算總量在變化并且經(jīng)常被重新估算。為估算從薄煤層中可回收的CBM氣體的總量有幾種算法，所有這些算法都有變化的準確度。根據(jù)2001年美國地質(zhì)調(diào)查的結(jié)果， TCF之間。（注：TCF－萬億立方英尺）。僅在懷俄明州的Powder河流域， TCF。蒙大拿州礦業(yè)與地質(zhì)局和美國能源部曾分別對蒙大拿州Powder河流域中的可回收的CBM氣體作過估算， TCF。 TCF的可回收氣體。在方程式中一個主要術(shù)語是鉆井和完成氣井中“可回收”的投資，但它們并不一定意味著就真有如此巨大的利潤與回報。然而，如在各個氣井之間保持正確的間隔，并且在管道敷設(shè)中采用正確的設(shè)計理念（例如，逐步增大管徑），這樣就會使各個氣井都能更短地被連接到生產(chǎn)管線。如能做到以上各點似乎就有更好的機會產(chǎn)生某些可回收的利潤與回報。 我們有多少？為估算從薄煤層可回收的甲烷氣量，通常采用以下兩種流行的算法：為估算甲烷的儲量，有一種方法是對薄煤層進行鉆孔，然后從煤層中取出芯子。利用從這個煤芯子中回收到的甲烷氣量來估算每單位體積煤中所含的氣量。如果有許多煤芯子被鉆探出來，而且觀測到有甲烷氣被釋放出來，人們就能估算在該地區(qū)可以回收的氣體總量。此法的局限性有：（a）在測量氣體釋放物之前，可能會有對煤芯子的干擾；（b）此法價格高；（c）并不是所有有CBM開發(fā)潛力的地區(qū)都已鉆探過。第二種方法是基于該地區(qū)的煤的已知資料和CBM開發(fā)的可行性分析資料，通過一系列計算而進行估算的方法。例如，蒙大拿州礦產(chǎn)與地質(zhì)局就是利用了以下的資料來估算Powder河流域中可回收CBM氣的總量：1． 薄煤層將具有有利的儲量，如果每噸煤產(chǎn)生50～70立方英尺氣。2． 如果薄煤層有20英尺厚或更厚些，每噸煤可產(chǎn)
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