关于淮南11槽煤注入二氧化碳驱替煤层甲烷的实验研究

摘要

本文以自行研制的大型模拟系统为平台，在查阅文献资料和实验研究的基础上，对煤吸附CH4、CO2的吸附特性进行了研究，与此同时还研究了吸附作用对煤体渗透率的影响规律，最后进行了注入CO2驱替煤层CH4的室内模拟实验研究，主要得到如下结论：
　　 煤对CO2和甲烷的吸附可用Langmuir方程来描述，并且吸附常数a和温度T的关系可用方程a=a0+AeBT来描述。
　　 对于淮南11槽煤同一实验煤样，在相同的温度条件下，煤吸附气体所呈现吸附性能越强，其在煤体内渗透率越低；煤体吸附气体之后同吸附前相比，煤体的渗透率明显降低。
　　 煤体对气体吸附解析具有明显的滞后效应，煤吸附CO2过程中，气体压力变化速度比煤吸附CH4气体时的变化速度慢；注入CO2之后，相比CH4气体单一解析，前期CH4气体单一解析时的速度和解析量要大于驱替时解析量，这是由于刚开始解析出来的主要是游离态气体，随着时间推移，驱替置换效应显示出了作用使得CH4的解析速度和解析量大大增高；置换解析过程中吸附相组分中CH4含量不断下降，而CO2含量不断上升；注气驱替过程中煤体温度有了显著提高，温度的提高，有利于处于吸附状态的CH4气体分子从吸附态变成游离态；在相同的降压幅度下，采用注入CO2驱替煤层CH4的方法，同常规降压法相比，可以使煤样中的CH4解析率提高约2.12倍，同时还将大量温室气体CO2埋藏于地下，环境效益显著。