吸附性气体对煤岩基质变形和渗透率的影响

摘要

为了研究吸附性气体对煤岩基质变形和渗透率的影响,利用CT扫描技术刻画了煤岩吸附CO2后煤岩裂隙空间尺寸的展布特征;采用煤层气吸附/解吸系统,测试了CO2、N2和CH4的吸附/解吸参数;基于煤岩三轴渗流测试系统,测试了不同应力条件下气体渗流特征.研究结果表明:基于CT图像直接观察了煤岩吸附CO2后煤岩裂隙受到基质膨胀而压缩的现象,试样裂隙几何尺寸压缩率为24.10％;揭示了煤岩吸附气体后渗透率降低的两个主要机理,一是煤岩基质膨胀压缩了渗流通道,二是吸附在煤岩颗粒表面的气体分子占据了部分渗流通道;当气体压力小于1.5 MPa时,滑脱效应会夸大气体吸附对煤岩渗透率的影响,并提出了利用非吸附性气体He消除滑脱效应的方法;煤岩吸附气体量越大,渗透率降低程度越大,由大到小依次为CO2、CH4和N2,煤岩渗透率和气体压力呈幂指数关系.研究结果对煤层气提高采收率技术和CO2在煤层中的封存技术具有理论指导意义.