基于核磁共振的煤岩注CO2吸附置换CH4试验研究
郑司建1
桑树勋2
姚艳斌3
刘大锰3
刘世奇1
1.中国矿业大学碳中和研究院,江苏徐州 221008;中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室,江苏徐州 2210082.中国矿业大学碳中和研究院,江苏徐州 221008;中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室,江苏徐州 221008;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 2211163.中国地质大学(北京)能源学院,北京 100083;煤层气开发利用国家工程研究中心煤储层物性实验室,北京 100083
摘要：注CO2强化煤层气开采(CO2-ECBM)过程的实质是吸附态甲烷在CO2-CH4竞争吸附作用下相变为游离态的过程,研究煤岩注CO2吸附置换甲烷的动态化相变过程对于理解CO2-ECBM微观作用机理和现场工程实施具有重要的理论意义和工程价值.基于低场核磁共振技术开展一系列不同压力状态下游离态甲烷实验,首先建立游离态甲烷核磁共振标定系数;随后选取准噶尔盆地南缘长焰煤和沁水盆地无烟煤,基于自主研发搭建的低场核磁共振CO2置换CH4装置开展不同注入压力、不同温度约束条件下CO2吸附置换CH4核磁共振实验,建立吸附态甲烷核磁共振标定系数,并定量评价不同煤阶煤样CO2注入压力及实验温度对置换甲烷微观作用机理.结果表明:煤岩甲烷吸附核磁共振T2弛豫谱呈三峰分布,从左至右分别代表了吸附态甲烷(P1峰)、颗粒间游离态甲烷(P2峰)和自由空间游离态甲烷核磁共振响应(P3峰);随着CO2注入气体压力的增大,煤岩吸附态甲烷核磁共振信号幅度明显减小;而随着CO2置换甲烷实验温度的增加,游离态甲烷核磁共振信号幅度(P2和P3峰)呈下降趋势.煤岩注CO2吸附置换CH4过程中,最大甲烷吸附量随CO2注入气体压力的变化呈明显两阶段分布特征:低压阶段,最大甲烷吸附量随CO2压力明显下降;高压阶段最大甲烷吸附量的变化趋于平缓;同时,煤储层温度的升高会降低煤样CO2置换甲烷的能力.
关键词：煤层气核磁共振CO2-ECBM甲烷吸附能力CO2地质封存
分类号：P618.11(矿床学)F407.21(工业经济理论)
资助基金：国家自然科学基金(42125205)国家自然科学基金(42141012)
论文发表日期：2022-10-28
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：8( 3738-3745 )
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