顺层钻孔注液态CO2驱替煤层CH4技术的参数优化与工程试验
宋超1
陈晓坤2
徐勇2
1.西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054;陕西煤业股份有限公司,陕西 西安 7100772.西安科技大学 安全科学与工程学院,陕西 西安 710054
摘要：为了提高突出、低透气性煤层瓦斯抽采效率,以液态CO2 驱替煤层CH4 技术为核心,通过数值模拟与现场试验相结合的方法,探究了CO2 注入压力与钻孔间距对瓦斯抽采效果的影响.基于集贤煤矿突出煤层地质条件,建立了流固耦合模型,分析了液态CO2 在不同注入压力(2～7 MPa)和钻孔间距(5、8、12 m)条件下,煤层瓦斯压力的动态演化规律,据此优化并确定了现场试验的最佳工艺参数.结果表明,液态CO2 注入压力对有效抽采半径的影响呈明显的阶段性特征,随注入压力的增大,有效抽采半径显著扩大:当注入压力为 2～3 MPa时,有效抽采半径为 5～8 m;当注入压力增至 4～5 MPa时,有效抽采半径扩大至 8～13 m;当注入压力增至 6～7 MPa时,有效抽采半径为 13～20 m.瓦斯抽采过程中,注入压力的变化可分为 3 个阶段:在 0～100 d内,注入压力为 6～7 MPa下,CH4 压降速率高于平均值(0.004 5),驱替效果优于低压条件;在 100～200 d内,注入压力为 5～7 MPa下,CH4 仍维持较高的压降速率;200 d后,因前期CH4 已被大量抽出,压降速率明显下降.研究表明,最佳注入压力为 5～7 MPa;钻孔间距为 5 m的抽采效果优于钻孔间距为 8 m和 12 m的工况,建议工程中优先采用的钻孔间距为 5 m.现场应用中,单孔注入8.2 m3 液态CO2 后,瓦斯抽采体积分数提高了 3.57 倍,瓦斯抽采纯量提高了 6.96 倍,抽采活跃期可持续 85 d以上.
关键词：突出煤层液态CO2注气驱替煤层CH4瓦斯抽采效果
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(52474249)
论文发表日期：2026-02-20
在线出版日期：2026-03-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 61-69 )
英文信息