صفحه
فهرست جدولها ر
فهرست اَشکال ز
فهرست نمادها ش
چکیده 1
فصل 1- معرفی و مهندسی مخزن برای مخازن گاز بسترِ زغال‌سنگ 2
1-1- مقدمه 2
1-2- زغال‌سنگ به‌عنوان یک مخزن 3
1-2-1- طبقه‌بندی زغال‌سنگ 3
1-2-2- رتبۀ زغال‌سنگ 4
1-2-3- خواص زمین‌شناسی مهم مخازن CBM 4
1-3- مهندسی مخزن پایه برای زغال‌سنگ 5
1-3-1- ساختار زغال‌سنگ 5
1-3-2- مکانیزمهای ذخيره‌سازی گاز در زغال‌سنگ 7
1-3-3- مکانیزمهای انتقال گاز در زغال 9
1-3-3-1- واجذبش 10
1-3-3-2- نفوذ 10
1-3-3-3- جريان دارسي 12
1-3-3-4- تراوایی نسبي 12
1-3-4- به‌دست‌آوردن و یکپارچه‌سازی داده‌ها 12
1-3-5- محاسبۀ گازدرجا 13
1-3-6- تحلیل و پیش‌بینی تولید 14
1-3-6-1- عوامل کنترل‌کننده بهره‌وری چاه 15
فصل 2- خواص مخازن گاز بسترِ زغال‌سنگ 17
2-1- مخازن CBM در برابر مخازن گازی متعارف 17
2-1-1- ترکیب گاز 17
2-1-2- برجذبش (جذب سطحی) 17
2-1-3- تولید آب 17
2-1-4- جریان گاز 17
2-1-5- خواص فیزیکی سنگ 18
2-1-6- محتوای گاز 18
2-1-7- رتبۀ زغال‌سنگ 18
2-1-8- تولید گاز 18
2-2- نفوذ گاز درون ماتریس زغال 19
فصل 3- معادلۀ جریان سیال و بازبینی مدل‌های ریاضی تولید گاز از مخازن CBM 21
3-1- جریان سیال در مخازن CBM 21
3-1-1- مدل فیزیکی 21
3-1-2- مدل ریاضی 21
3-1-2-1- فرضها 22
3-1-2-2- مدل واجذبش گاز 22
3-1-3- معادلۀ جریان گاز در مخازن CBM 23
3-2- بازبینی مدل‌های ریاضی تولید گاز 23
3-3- مدل‌های عددی 24
3-4- مدل‌های تحلیلی 25
فصل 4- ذخاير زغال‌سنگ ايران 26
4-1- مقدمه 26
4-2- ناحیۀ کرمان- نای‌بند (طبس) 27
4-2-1- حوزۀ زغالی کرمان 27
4-2-2- حوضه‌هاي ناي‌بند، مزينو و پروده طبس 28
4-3- حوزۀ زغال‌دار البرز 28
4-3-1- حوزۀ زغال‌دار البرز غربی 28
4-3-2- حوزۀ زغال‌دار البرز مركزي 28
4-3-3- حوزۀ زغال‌دار خراسان شمالي- البرز شرقی 29
4-4- ناحیۀ زغال‌دار شمال‌شرق خراسان 29
4-5- ناحيۀ زغال‌دار كاشان- اصفهان 29
4-6- ناحیۀ زغال‌دار مراغه (آذربایجان) 29
فصل 5- مطالعۀ شبیهسازی مخازن CBM 30
5-1- مقدمه 30
5-2- مدل مخزن و داده‌های شبیهسازی 30
5-2-1- مدل مخزن حالت پایه 30
5-2-2- داده‌های مدل مخزن حالت پایۀ تک‌چاه 31
5-2-2-1- داده‌های برجذبش و واجذبش 31
5-3- توصیف و استفاده از نرم‌افزار شبیه‌ساز CMG 32
5-3-1- آماده‌سازی فایل ورودی با Builder 32
5-4- نتایج شبیهسازی تولید گاز از مدل مخزن حالت پایه 34
5-4-1- روش تولید گاز با فشار ثابت 34
5-4-2- روش نرخ تولید ثابت گاز 34
5-4-3- تولید با فشار ثابت بدون پارامترهای برجذبش و واجذبش 36
5-5- آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای مدل مخزن حالت پایه 37
5-5-1- تخلخل ماتریس‌ها 37
5-5-2- تراوایی شکست‌ها 39
5-5-3- فشار اولیه 40
5-5-4- ثابت حجم لانگمیر VL 42
5-5-5- ثابت فشار لانگمیر pL 43
فصل 6- بررسی سناریوهای مختلف تولید گاز 45
6-1- مقدمه 45
6-2- سناریوی تولید اول 46
6-3- سناریوی تولید دوم 46
6-4- سناریوی تولید سوم 47
6-5- نتیجه‌گیری و بررسی سناریوهای مختلف تولید گاز 48
6-6- تعمیم مدل مخزن حالت پایۀ تک‌چاه به یکی از حوزه‌های زغال‌سنگ ایران 49
فصل 7- نتیجه‌گیری و پیشنهادات 51
7-1- جمع‌بندی و نتایج 51
7-2- پیشنهاداتی برای تحقیقات آینده 52
پیوست الف- معادلۀ نفوذ شعاعی گاز درون یک مخزن CBM 54
فهرست منابع 57
واژه‌نامۀ فارسی به انگلیسی 59
واژه‌نامۀ انگلیسی به فارسی 62
فهرست جدولها
جدول 1‑1: منابع اولیۀ داده‌ها برای آنالیز مخازن CBM. 12
جدول 3‑1: مقایسه مدل‌های تحلیلی انتخاب شده. 25
جدول 5‑1: داده‌های مدل مخزن حالت پایۀ تک‌چاه. 31
جدول 5‑2: داده‌های برجذبش و واجذبش مدل مخزن حالت پایۀ تک‌چاه. 32
جدول 5‑3: مقایسه تولید انباشتی گاز در حالت فشار ثابت با تولید بدون پارامترهای جذب سطحی و واجذبش. 36
جدول 5‑4: پارامترهای استفاده شده جهت انجام آنالیز حساسیت بر روی مدل حالت پایه. 37
جدول 5‑5: تغییرات تخلخل ماتریس‌ها برای انجام آنالیز حساسیت. 37
جدول 5‑6: تغییرات تراوایی شکست‌ها برای انجام آنالیز حساسیت. 39
جدول 5‑7: تغییرات فشار اولیه برای عمق‌های مختلف جهت انجام آنالیز حساسیت. 40
جدول 5‑8: تغییرات فشار تعادلی در محتوای گاز اولیه با حجم‌های مختلف لانگمیر. 42
جدول 5‑9: تغییرات فشار تعادلی در محتوای گاز اولیه با فشارهای مختلف لانگمیر. 43
جدول 6‑1: سناریوهای مختلف تولید از مدل مخزن حالت پایۀ تک‌چاه. 45
جدول 6‑2: مشخصات فنی یک موتور ژنراتور گازی 500 کیلووات. 45
جدول 6‑3: تولید برق با سناریوهای مختلف تولید گاز از مدل مخزن حالت پایه. 48
جدول 6‑4: چاههای قابل حفر با توجه به محدودۀ تخلیه مدل حالت پایه در لایه‌ها و زون‌های مختلف حوزۀ خمرود. 49
جدول 6‑5: سناریوهای مختلف تولید از حوزۀ زغالی خمرود با 16 چاه مانند مدل حالت پایۀ تک‌چاه. 50
فهرست اَشکال
شکل 1‑1: فرایند زمین‌شیمیایی تبدیل مواد گیاهی به زغال‌سنگ (زغال‌زایی). 2
شکل 1‑2: طبقه‌بندی زغال‌سنگ به درجه، نوع و رتبه. 3
شکل 1‑3: ماتریس زغال‌سنگ و شبکۀ شکست. 6
شکل 1‑4: سامانۀ تخلخل دوگانه زغال‌سنگ. 7
شکل 1‑5: مقایسۀ گازدرجا برای یک لایه زغال و گاز یک ماسه‌‌سنگ متعارف به‌عنوان تابعی از فشار. 8
شکل 1‑6: واجذبش هم‌دما به‌عنوان تابعي از رتبۀ زغال‌سنگ. 8
شکل 1‑7: فرایند انتقال گاز در مخازن .CBM 9
شکل 1‑8: فرايند نفوذ مولكولي متان در ماتریس زغال‌سنگ. 11
شکل 1‑9: پروفیل‌های تولید برای نرخ‌های آب و گاز نمونۀ چاه CBM. 15
شکل 3‑1: مخزن فرضی شعاعی (استوانه‌ای) خشک CBM. 21
شکل 3‑2: جزء حجمی در یک مخزن CBM. 22
شکل 3‑3: رده‌بندی مدل‌های توسعه یافته برای مطالعۀ تولید گاز از مخازن CBM. 23
شکل 4‑1: توزیع ذخایر راهبردی زغال‌سنگ ایران (محدودۀ طوسی رنگ). 27
شکل 5‑1: مدل حالت پایۀ مخزن CBM با شبکۀ شعاعی (استوانه‌ای) و یک چاه واقع در مرکز. 30
شکل 5‑2: گزینۀ Reservoir Simulator Setting در نرم‌افزار Builder. 33
شکل 5‑3: بخش Quick CBM Setupدر نرم‌افزار Builder برای وارد کردن داده‌های جذب سطحی و واجذبش. 33
شکل 5‑4: نرخ گاز و تولید انباشتی نسبت به زمان (تولید با فشار ثابت از حالت پایه). 34
شکل 5‑5: تولید گاز با نرخ ثابت (m3/day 4350) نسبت به زمان و کاهش آن از سال هشتم تولید. 35
شکل 5‑6: فشار ته‌چاهی و تولید انباشتی گاز نسبت به زمان (تولید با نرخ ثابت از مدل حالت پایه). 35
شکل 5‑7: نرخ گاز و تولید انباشتی گاز نسبت به زمان (بدون پارامترهای برجذبش و واجذبش). 36
شکل 5‑8: تأثیر تخلخل ماتریس‌ها بر روی نرخ تولید گاز نسبت به زمان. 38
شکل 5‑9: تأثیر تخلخل ماتریس‌ها بر روی تولید انباشتی گاز نسبت به زمان. 38
شکل 5‑10: تأثیر تراوایی شکست‌ها بر روی نرخ تولید گاز نسبت به زمان. 39
شکل 5‑11: تأثیر تراوایی شکست‌ها بر روی تولید انباشتی گاز نسبت به زمان. 40
شکل 5‑12: تأثیر فشار اولیه بر روی نرخ تولید گاز نسبت به زمان. 41
شکل 5‑13: تأثیر فشار اولیه بر روی تولید انباشتی گاز نسبت به زمان. 41
شکل 5‑14: تأثیر حجم لانگمیر بر روی نرخ تولید گاز نسبت به زمان. 42
شکل 5‑15: تأثیر حجم لانگمیر بر روی تولید انباشتی گاز نسبت به زمان. 43
شکل 5‑16: تأثیر فشار لانگمیر بر روی نرخ تولید گاز نسبت به زمان. 44
شکل 5‑17: تأثیر فشار لانگمیر بر روی تولید انباشتی گاز نسبت به زمان. 44
شکل 6‑1: فشار ته‌چاهی و تولید انباشتی گاز در سناریوی تولید اول نسبت به زمان. 46
شکل 6‑2: فشار ته‌چاهی و تولید انباشتی گاز در سناریوی تولید دوم نسبت به زمان. 47
شکل 6‑3: فشار ته‌چاهی و تولید انباشتی گاز در سناریوی تولید سوم نسبت به زمان. 48
فهرست نمادها
محدودۀ تخلیه |
|
ضریب حجمی سازند گاز در فشار اولیه |
|
غلظت گاز جذب شدۀ اولیه (خشک و بدون خاکستر) |
|
غلظت گاز ماتریس |
|
غلظت تعادلی در مرز ماتریس- کلیت |
|
D |
ضریب نفوذ |
متوسط کسر وزنی خاکستر |
|
متوسط کسر وزنی رطوبت |
|
محتوای گاز اولیه |
|
h |
ضخامت زغال |
فشار اولیه |
|
ثابت فشار لانگمیر |
|
نرخ تولید گاز از ماتریس زغال |
|
فاصله‌بندی شکست |
|
اشباع آب شکست تمام‌اتصال |
|
T |
دمای مخزن |
ثابت حجم لانگمیر |
|
حجم ماتریس |
|
گاز آزاد شدۀ تجمعی |
|
تخلخل شکست تمام‌اتصال |
|
زمان واجذبش |
|
چگالی تودهای |
|
چگالی زغال خالص |
