超臨界二氧化碳驅替煤層瓦斯研究.pdf

1、煤層氣是煤在變質和演化過程中的伴生產物，也是煤的伴生礦產資源，俗稱瓦斯，其主要成分是甲烷，屬非常規(guī)天然氣。合理開采并利用煤層氣資源，既能彌補我國能源結構比例不平衡所引起的能源缺失，也是對碳資源的節(jié)約與高效利用。能源和環(huán)境雙重危機日益嚴重地威脅著人類的生存，世界各國紛紛開始尋求化解這一危機的最佳途徑。
　　 我國煤層整體上滲透性都比較差，大多屬于低滲透性儲層，瓦斯采收率非常低。在我國大規(guī)模的煤炭生產過程中，絕大部分瓦斯氣體直接排放

2、到大氣中，既浪費資源又造成環(huán)境污染等問題。煤礦上對于瓦斯的抽放主要體現在減小井下瓦斯?jié)舛阮A防瓦斯事故方面。現階段有關煤層氣的概念正在經歷根本性的轉變，許多國家不再僅僅把煤礦瓦斯看成是影響煤礦安全生產的不利因素，而是將其看做一種重要的自然資源加以開采利用。
　　 本文在注氣增產煤層氣的基礎上，提出超臨界二氧化碳驅替煤層甲烷的方法。文中探討了煤體裂隙、孔隙結構特征以及甲烷氣體在其中的儲運機理。以超臨界二氧化碳流體特有的物理化學性質，

3、注入超臨界二氧化碳可以有效改善煤的滲透性，從而達到甲烷的增產目的。針對我國煤層儲層現狀結合超臨界二氧化碳流體較強的溶解能力，采用注入超臨界二氧化碳流體增產的方法有著很好的應用前景。
　　 超臨界二氧化碳驅替煤體內瓦斯時，利用超臨界流體對有機質較強的溶解能力，將會溶解煤基質中的部分有機化合物，有效改善了煤的孔隙、裂隙結構，擴增了煤體內瓦斯氣體的運移通道，有利于瓦斯的采出。這種技術無污染，低能耗，在實際生產中也易于操作控制，是提高煤

4、層氣采收率的理想方法。
　　 重點以實驗研究的方法，進行了CH4和CO2氣體的單相吸附、解吸實驗，以實驗的方法對比研究了二氧化碳和超臨界二氧化碳在甲烷增產方面的驅替效率，超臨界二氧化碳驅替效率在常規(guī)二氧化碳的基礎上成倍增加。
　　 在超臨界二氧化碳驅替甲烷實驗中，分等溫、等壓兩組進行，分別考慮溫度和壓力對實驗結果的影響。從最終實驗結果來看，溫度對驅替效率的影響大于壓力的影響，經一系列實驗研究并分析結果之后，選取80℃、8