二氧化碳驅替煤層瓦斯機理與實驗研究.pdf

1、我國是煤炭工業(yè)大國，煤層瓦斯資源極為豐富，但由于煤層瓦斯儲層普遍屬于低滲透儲層，有別于美國的煤層地質條件，不能完全按照美國的煤層瓦斯開采方式進行開采。而傳統(tǒng)的煤層氣開采方法采收率低，采氣時間長，經濟效益差。煤層瓦斯抽采率低的直接后果是煤礦瓦斯災害頻發(fā)、采煤效率低、環(huán)境污染等。對于我國絕大多數煤層滲透率較低的特點和煤礦瓦斯抽采率低的現狀，建議采用CO2驅替煤層瓦斯，以提高煤層氣產氣速度和采收率。二氧化碳置換驅替煤層具有CO2煤層地質儲存及

2、CH4清潔能源開采的雙贏效益，被認為是有較好前景的煤層氣開采技術。
　　 本文在煤體結構特征與瓦斯賦存機理研究基礎上，在實驗室對CH4和CO2在煤體的滲透率及二氧化碳驅替煤體瓦斯進行了試驗研究。通過煤層氣的儲層特征及賦存、運移與產出機理。煤樣CO2吸附量大于對CH4的吸附量，分析了二氧化碳驅替煤層瓦斯的機理與適用性。
　　 滲透實驗結果表明：CH4在煤體中滲透率與體積應力呈負指數規(guī)律變化；煤體對二氧化碳的滲透率高于對CH

3、4氣體的滲透率2個數量級以上，在瓦斯?jié)舛纫欢ǖ那闆r下增加了混合氣體流量，二氧化碳驅替煤層氣技術可以大幅提高煤層瓦斯采收速率。采用大煤樣試件進行的二氧化碳置換驅替煤層瓦斯試驗，比較真實地模擬了煤層孔隙和裂隙中儲存二氧化碳及其驅替煤層瓦斯的過程。置換驅替試驗結果表明：隨體積應力及滲透驅替壓力的不同，單位體積煤體可儲存17.47至28.0體積二氧化碳，CO2/CH4置換體積比高達7.03～13.91；在恒定體積應力及滲透壓力條件下，二氧化碳注

4、入、置換、產出能夠平穩(wěn)進行；兩種不同煤層瓦斯含量條件與驅替置換方式下，產出氣體初期CH4含量高達20～50[％]，隨時間延續(xù)產出氣體中瓦斯含量有所下降，但仍持續(xù)保持在10～16[％]之間；在二氧化碳注入煤體進行置換吸附期間，受競爭吸附及外界溫度的影響，煤體孔裂隙內氣體反復發(fā)生吸附解吸，引起煤體基質發(fā)生膨脹收縮；當溫度變化幅度較大時，由溫度升高導致的氣體解吸及膨脹效應遠遠大于氣體解吸煤體基質的收縮效應。
　　 研究結構表明，注入C