煤层含水率对CO2等压扩散置换CH4效应的影响研究
陈立伟1
王东杰2
边乐2
刘媛2
李晓华2
1.河南理工大学安全科学与工程学院,河南 焦作 454000;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 454000;煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程研究中心,河南 焦作 4540002.河南理工大学安全科学与工程学院,河南 焦作 454000
摘要：为了研究水分对煤层注CO2 置换CH4 效应的影响,采用自主研发的含瓦斯多元气体置换实验系统进行不同含水率煤对CH4 和CO2 的吸附实验,研究结果表明:煤中水分的存在不影响CH4 和CO2 等温吸附曲线的规律以及煤吸附CH4 和CO2 能力大小的排序;相同吸附平衡压力下,随着煤样含水率的增加,CH4 和CO2 吸附量逐渐减小,水分对煤吸附CH4 的抑制率大于煤吸附CO2 的抑制率,这说明水分对煤吸附弱吸附性气体的抑制程度更大.在进行等压扩散条件下不同含水率煤的注CO2置换CH4 实验时,发现,相同含水率条件下,随着吸附平衡压力的增加,CH4 的置换量和置换率不断增加,而CO2 注置比不断减小,CH4 的置换效果较好,而CO2 的利用率较低.同一吸附平衡压力下,随着煤样含水率的增加,CO2 储存量不断减少,与CH4 置换量对比发现,相同条件下,CO2 在煤体中的储存量始终高于CH4 的置换量;当煤样含水率不变时,吸附平衡压力升高,煤样中CO2 储存量和CH4 置换量均随之变大,且CO2 在煤体中的储存量也始终高于CH4 的置换量.同一吸附平衡压力下,随着煤样含水率的增加,CH4 的置换量和置换率及CO2 注置比表现出下降的趋势,水分对CO2 置换煤中CH4 起抑制作用,煤样含水率越大,置换效果越差,抑制程度越高;CO2 注置比下降梯度较小,程度不明显,水分对其影响较小.该研究成果进一步完善影响煤对气体吸附解吸因素的理论分析,将为注气抽采煤层气的工程应用提供理论依据.
关键词：煤层气等温吸附等压扩散水分置换效果
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(52074104)河南省科技攻关资助项目(222102320142)
论文发表日期：2025-06-30
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：10( 87-96 )
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