热力耦合作用下深部煤层超临界CO2相态转变与渗透率演化规律
姚宏波1
梁卫国2
韦婕1
1.山西工学院能源工程学院,山西 朔州 0360002.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：深部煤层封存CO2 过程中,注入的超临界CO2 随着运移距离的增加压力逐渐降低而转变为气态CO2,这种在煤体中发生相态变化的CO2 被称为复合相态CO2.复合相态CO2 在煤中的压力分布特征及渗透率是影响煤层封存效果的重要因素.传统的达西渗透率以假设气体压力是线性分布为前提.然而,复合相态CO2 物理性质复杂,煤体内孔隙压力线性分布的假设可能不再适用.在ø100 mm×200 mm的圆柱形无烟煤试件上,研究了不同温度(40、55、70、85℃)和轴压/围压(25、35、45 MPa)条件下,复合相态CO2 压力分布特征及渗透率演化规律.结果表明:①煤体内部复合相态CO2 压力呈先缓后急的非线性降低趋势.实际平均孔隙压力为注入压力的0.6～0.7倍,高于传统的达西渗透率的线性平均假设值.②基于修正的平均孔隙压力计算得到的复合相态CO2渗透率值与传统达西定律计算值之间的差值随着轴压/围压和温度的升高逐渐减小至 20%以下.③在煤体热膨胀、CO2 解吸及黏度的综合影响下,复合相态CO2 渗透率随着温度呈先降低后增大的变化趋势.④当超临界CO2 注入时,随着孔隙压力的降低,内部渗透率呈U形变化,最小值出现在CO2 相变区.气态CO2 渗透率随着孔隙压力的升高而降低,而超临界CO2 渗透率随着孔隙压力的升高而增大,这是吸附膨胀与有效应力共同作用的结果.
关键词：复合相态CO2压力分布渗透率平均孔隙压CO2相变
分类号：X701(一般性问题)
资助基金：国家自然科学基金(51874206)
论文发表日期：2025-07-31
在线出版日期：2025-08-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 3566-3578 )
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