注能(以CO2为例)改性驱替开采CH4理论与实验研究
梁卫国
张倍宁
黎力
贺伟
1.太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原0300242.太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原0300243.太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原0300244.太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原030024
摘要：在简述煤层气开采技术发展历程基础上,针对煤层气抽放开采率低的问题,提出了注能改性驱替开采煤层气技术,并从有效应力与热力学原理,能量平衡理论等方面进行了可行性分析.通过自主研发系列实验设备,对大尺寸、低渗透煤样进行了不同应力与温度条件下的渗透与驱替置换实验,揭示了注CO2驱替开采煤层气的机理、规律与特征.研究结果表明:CO2在煤体表面的吸附势大于CH4,CO2吸附引起的煤体表面自由能变化和吸附热均强于CH4,注能(CO2)有助于煤层气采收率提高;在一定的约束应力条件下,注入压力升高,CO2吸附引起的煤体表面自由能变化和吸附热升高,同时作用在煤体上的有效应力降低,煤体的渗透性增强,CO2驱替置换效果提高,反之,注入压力不变约束应力增大,有效应力增加,煤体渗透率降低,驱替置换效果变差;煤体对超临界态CO2有很强的吸附性,在较大的有效应力和较低渗透率条件下,依然能保持较高的CO2/CH4置换率;提高注入CO2温度,有助于部分吸附CH4解吸,但同时煤体对CO2吸附能力也减弱,导致CO2/CH4置换率有所降低.
关键词：煤层气开采注能改性CO2驱替渗透率置换率
分类号：P618.11(矿床学)
资助基金：国家自然科学基金(51225404)三晋学者支持计划资助项目(2013)
论文发表日期：2018-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 2839-2847 )
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