【摘 要】
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我国煤层渗透率普遍较低,不利于甲烷抽采,通过向煤层注气可改善这一局面。本文选取CO2为促抽气体,以CH4赋存机理、煤对CO2和CH4的吸附差异和煤层气体运移规律为理论基础,展开
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我国煤层渗透率普遍较低,不利于甲烷抽采,通过向煤层注气可改善这一局面。本文选取CO2为促抽气体,以CH4赋存机理、煤对CO2和CH4的吸附差异和煤层气体运移规律为理论基础,展开了不同CO2注入压力、不同CO2注入温度和不同煤层温度下的CO2置换/驱替煤层CH4实验,研究这些因素对CO2置换/驱替煤层CH4的影响规律。利用自主研发的注CO2置换/驱替煤层CH4实验平台,选用赵庄煤矿煤样,进行了煤体渗透率测定实验、煤体吸附实验以及不同CO2注入压力、不同CO2注入温度和不同煤层温度条件下的CO2置换/驱替CH4实验研究。结果表明:实验煤体的渗透率随注气压力的增加符合先减小后增大的规律;在低压范围内,实验煤体注CO2后的渗透率与注CH4后的渗透率随注气压力的增大均呈指数函数衰减,且注入CO2气体后煤体的渗透率大于注入CH4气体后煤体的渗透率,但二者的差值随着压力的增大而减小;煤体渗透率与煤体温度负相关,随着煤体温度的升高,煤体渗透率呈线性降低,且各温度下,注入CO2气体后煤体的渗透率均大于注入CH4气体后煤体的渗透率,但二者的差值随着温度的升高而减小。煤体吸附实验验证了实验煤体吸附CO2能力是吸附CH4能力的23倍。注CO2气体置换/驱替煤层CH4实验得到的结论有:相较于煤层CH4自然排放量,向煤层注CO2气体后CH4的排放量增加1.2倍以上,CH4回收率由30.88%上升至63.55%,增加1.06倍。综合比较CH4排放量、置换效率、驱替比、单位质量CO2封存量以及CO2突破时间等参数得到:在低压范围内,CO2气体注入压力越高,置换/驱替效果越好;在低温范围内,CO2气体注入温度越高,CO2气体的置换/驱替效果越好;在低温范围内,煤体温度越低,置换/驱替效果越好。但由于温度对煤体吸附气体性能的影响,不同煤体温度的CH4排放量与置换效率要综合分析。该论文有图52幅,表18个,参考文献101篇。
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