超临界CO2抽提对煤的改性实验研究

论文摘要

我国煤层大多是低渗透煤层,煤层气开采难度很大,煤矿瓦斯事故形式严峻。论文针对低渗透煤层煤层气开采过程中煤体渗透性较低的难题,结合超临界CO2萃取技术的特点,寻求提高低渗透煤体渗透性以及提高煤层气抽放效率的方法。为此,在实验室内进行了CO2和CH4的单相吸附实验、超临界CO2对煤样的抽提改造实验、超临界CO2作用前后煤样的渗透率测试实验、超临界CO2作用前后煤样的显微CT实验。以超临界CO2特有的物理化学性质、煤体力学特性和煤体内瓦斯渗流特性为基础,对上述实验的实验结果进行了深入的分析与探讨,研究了实验过程中煤体内部孔隙、裂隙衍生发展的规律及机理。通过机理分析知道,超临界CO2改善煤的渗透性其实质是一个传质的过程。实验结果显示,相同条件下煤样对CO2吸附能力高于对CH4的吸附能力;经历过超临界CO2作用的煤样,从细观和宏观角度观察,都有明显变化发生;孔隙、裂隙数量增多,即孔隙率增大;渗透性明显增强,相同条件下的经过超临界CO2抽提实验的煤样较原始煤样渗透率明显增大,其渗透率平均增大近10倍。总之,超临界CO2在改造低渗透煤层渗透性过程中作用明显,对煤矿安全及煤层气安全、高效开采具有重要指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 问题的提出
• 1.5 研究内容及方法
• 第二章 煤体结构特征及煤层气的储集、运移规律
• 2.1 引言
• 2.2 煤体的结构特征
• 2.2.1 煤体的多孔介质性
• 2.2.2 煤的孔隙系统
• 2.2.3 主要描述参数
• 2.3 煤层气的储集
• 2.3.1 影响煤层气赋存的主要因素
• 2.3.2 煤层气的储存特征
• 2.4 煤层气运移
• 2.4.1 煤层气的解吸机理
• 2.4.2 煤层气在煤基质中的扩散
• 2.4.3 煤层气的渗流
• 2.5 本章小节
• 2对煤体的作用理论及机理'>第三章 超临界 CO₂对煤体的作用理论及机理
• 3.1 引言
• 3.2 超临界二氧化碳概述
• 3.2.1 超临界流体
• 3.2.2 超临界二氧化碳的特点
• 3.3 超临界二氧化碳对煤体作用及机理
• 2的萃取作用'>3.3.1 超临界CO₂的萃取作用
• 3.3.2 超临界CO对煤层瓦斯的驱替作用
• 3.4 本章小节
• 第四章 超临界二氧化碳驱替瓦斯实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 煤样对瓦斯和二氧化碳气体的单相吸附实验
• 4.2.1 实验介绍
• 4.2.2 实验结果及分析
• 4.3 超临界二氧化碳驱替瓦斯实验
• 4.3.1 实验设备
• 4.3.2 气体收集系统
• 4.3.3 实验步骤
• 4.3.4 实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 2驱替实验对煤体改性的实验研究'>第五章 超临界 CO₂驱替实验对煤体改性的实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 煤体渗透性影响因素
• 5.2.1 渗透率与应力应变关系
• 5.2.2 渗透率与温度关系规律
• 5.2.3 孔隙裂隙结构与渗透率的关系
• 5.2.4 渗透率与电场的关系
• 5.3 驱替实验对煤的孔裂隙变化影响的显微 CT 实验研究
• 5.3.1 显微CT 实验系统
• 5.3.2 煤样孔隙裂隙变化显微CT 实验
• 5.3.3 显微CT 实验结果分析
• 5.4 驱替实验后煤体渗透规律实验研究
• 5.4.1 实验样品及设备
• 5.4.2 实验方法
• 5.4.3 实验结果及分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
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