超临界二氧化碳对煤体增透的作用机理及影响因素分析
刘佳佳1
聂子硕2
于宝种3
杨迪2
1.河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454003;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454003;河南理工大学 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室—省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 4540032.河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 4540033.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037
摘要：在如今的双碳背景下,超临界二氧化碳压裂技术不仅能增透煤体,还能用于地质封存二氧化碳,因此其在煤炭领域越来越受到重视.然而超临界二氧化碳对煤体增透的作用机理和主要影响因素尚未明晰,故为掌握其作用机理,探究其主要影响因素,进行了数据处理和总结分析.首先,明确了超临界二氧化碳对煤体增透的作用机理主要包含3个方面:对煤体微观组分的改造作用、对煤基质的溶胀效应以及对煤中瓦斯的驱替作用.其次,阐述了影响超临界二氧化碳增透煤体的主要因素包含作用温度、作用压力、作用时间和煤体含水率,并得到了主要因素与煤体特性之间的关系:煤体孔隙率和渗透率会随着作用温度的升高而降低,随着作用压力、作用时间和煤体含水率的增加而增大,且其与作用压力和短时浸泡时间皆符合正指数函数关系;煤体力学强度会随着作用时间和含水率的增加而逐渐弱化,且抗压强度、弹性模量和抗拉强度与作用时间皆符合负指数函数关系.最后,对超临界二氧化碳增透煤体所存在的问题进行了探讨,指出现今研究忽略了浸泡次数对超临界二氧化碳增透煤体效果的影响,以及缺乏对主控因素和最佳增透条件的分析,可以仿照循环液氮致裂试验来进行超临界二氧化碳循环浸泡次数研究,可通过正交实验法来确定超临界二氧化碳增透煤体的主控因素和最佳增透条件.研究成果对于优化超临界二氧化碳增透技术、封存二氧化碳以及提高煤层气抽采效果具有一定的指导意义.
关键词：超临界二氧化碳溶胀效应瓦斯驱替作用渗透率力学特性浸泡次数
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52074106)河南省优秀青年科学基金资助项目(232300421061)河南理工大学创新型科研团队资助项目(T2023-3)
论文发表日期：2023-02-25
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：13( 204-216 )
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