煤体理化性质对其孔隙结构和甲烷吸附性能影响的研究进展

摘要

煤层气主要成分为甲烷(CH4),其主要以吸附态形式存在于煤层中.明确煤体理化性质和煤体孔隙结构及CH4吸附性能间构效关系,对于高效开采CH4资源至为关键.为此,本文阐明了煤体理化性质对其孔隙结构和CH4吸附性能的作用规律,并指出了后续研究趋势.分析表明:煤体微孔结构和其CH4吸附容量之间呈正线性相关性;煤体介/大孔主要影响CH4在煤层内部的吸附/扩散速率.具有墨水瓶形孔或富含镜质体的煤体通常具有较强CH4吸附性能.煤中矿物质和水分对煤体吸附性能产生不利影响.煤中小分子有机物的抽提能够提高煤体孔隙表面积和孔容积,进而提升煤体吸附性能.为了深入研究煤体理化性质及其吸附性能的作用规律,后续需开展以下工作:研究煤体孔隙结构参数和煤体吸附/解吸性能之间的耦合作用关系;利用多重分形理论精确揭示煤体内复杂的孔隙结构信息;优化并建立考虑煤体非均质性的BET和BJH等孔隙结构参数计算模型;以煤基质表面含氧官能团在煤体孔隙内部的赋存空间为切入点,阐明煤体官能团和孔隙结构对其CH4吸附性能的协同作用规律;从理论模拟和实验科学入手,阐明煤层中水分对煤体孔隙结构的影响;建立更为科学的含水煤体吸附性能评价方法.