擬靜水壓力條件下二氧化碳驅替煤層瓦斯試驗研究.pdf

1、煤層氣是一種自生自儲的非常規(guī)天然氣，是近30年來新興的、蘊藏量巨大的潛在能源之一。我國的煤層氣資源十分豐富，但由于煤層滲透率普遍低于工業(yè)化開采條件，常規(guī)開采方法在國內的應用受到限制。針對我國煤層自身特點，建議采用二氧化碳驅替煤層瓦斯技術，以提高煤層氣的采收率，同時可將二氧化碳儲存于煤層中，減少對大氣的污染。
　　 本文首先研究與總結了氣體在煤層中的吸附、解吸以及運移機理，分析了溫度、體積應力、氣體壓力對氣體儲存與運移的影響，對二

2、氧化碳與甲烷在煤層中的置換、驅替過程進行了理論研究。在此基礎上，使用大尺寸(100mm×100mm×200mm)貧瘦煤試件，進行了擬靜水壓力下滲透率測定試驗與二氧化碳驅替甲烷試驗研究。
　　 滲透試驗結果表明:室溫條件下，氣體在煤體中的滲透率受靜水壓力與滲透壓雙重影響。煤體處于靜水壓力環(huán)境時，其內部收縮變形比較均勻，未有剪切破壞發(fā)生，其物理特性更接近于各向同性多孔介質，回歸分析發(fā)現，滲透壓力不變時，隨著靜水壓力的增加，滲透率呈現

3、負指數規(guī)律衰減，主要由靜水壓力的加載導致煤體的收縮變形作用引起;體積應力不變時，隨滲透壓增加滲透率的降低存在最小值，此后隨著滲透壓增大，滲透率開始上升。置換與驅替試驗結果表明:二氧化碳對貧瘦煤中所吸附甲烷的置換比為1.43-2.17，表現為體積應力越小，置換比越高;同時溫度對置換過程有重要影響，溫度越高置換效果越好。在不同體積應力與驅替壓力下，三個試件中，二氧化碳對瓦斯的驅替效率分別為57.1％、40.3％、43.9％，驅替效率受體積應