关于淮南11槽煤注入二氧化碳驱替煤层甲烷的实验研究

论文摘要

本文以自行研制的大型模拟系统为平台,在查阅文献资料和实验研究的基础上,对煤吸附CH4、CO2的吸附特性进行了研究,与此同时还研究了吸附作用对煤体渗透率的影响规律,最后进行了注入CO2驱替煤层CH4的室内模拟实验研究,主要得到如下结论：煤对CO2和甲烷的吸附可用Langmuir方程来描述,并且吸附常数a和温度T的关系可用方程a=a0+AeBT来描述。对于淮南11槽煤同一实验煤样,在相同的温度条件下,煤吸附气体所呈现吸附性能越强,其在煤体内渗透率越低；煤体吸附气体之后同吸附前相比,煤体的渗透率明显降低。煤体对气体吸附解析具有明显的滞后效应,煤吸附CO2过程中,气体压力变化速度比煤吸附CH4气体时的变化速度慢；注入CO2之后,相比CH4气体单一解析,前期CH4气体单一解析时的速度和解析量要大于驱替时解析量,这是由于刚开始解析出来的主要是游离态气体,随着时间推移,驱替置换效应显示出了作用使得CH4的解析速度和解析量大大增高；置换解析过程中吸附相组分中CH4含量不断下降,而CO2含量不断上升；注气驱替过程中煤体温度有了显著提高,温度的提高,有利于处于吸附状态的CH4气体分子从吸附态变成游离态；在相同的降压幅度下,采用注入CO2驱替煤层CH4的方法,同常规降压法相比,可以使煤样中的CH4解析率提高约2.12倍,同时还将大量温室气体CO2埋藏于地下,环境效益显著。图[41]表[11]参[86]

论文目录

• 摘要
• abstract
• 前言
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容及方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 存在的问题
• 1.3.3 技术措施和方法
• 2 煤层气的储层特征和煤层气储集、运移和产出机理
• 2.1 引言
• 2.2 煤层气生成
• 2.3 煤层气的储层特征
• 2.3.1 煤的孔隙类型
• 2.3.2 煤的孔隙系统
• 2.3.3 煤层的渗透性
• 2.3.4 煤的内表面积
• 2.4 煤层气储集机理
• 2.4.1 溶解态储集机理
• 2.4.2 游离态储集机理
• 2.4.3 吸附气储集机理
• 2.4.4 等温吸附定律
• 2.4.5 煤的吸附性及其影响因素
• 2.5 煤层气运移和产出机理
• 2.5.1 煤层气的解吸机理
• 2.5.2 煤层气的扩散机理
• 2.5.3 煤层气的渗流机理
• 2.6 本章小结
• 3 吸附模型的确定及注气驱替煤层甲烷机理探讨
• 3.1 煤吸附瓦斯的本质
• 2、CH₄吸附模型的确定'>3.2 煤对CO₂、CH₄吸附模型的确定
• 3.3 注气驱替煤层甲烷增产机理探讨
• 2气体驱替煤层甲烷相比其它气体的优越性'>3.4 注入CO₂气体驱替煤层甲烷相比其它气体的优越性
• 3.5 本章小结
• 4 实验设备和样品分析、制备
• 4.1 煤层瓦斯吸附与解吸模拟实验设备
• 4.1.1 集气装置
• 4.1.2 信息采集系统配套软件
• 4.2 实验煤样分析及制备
• 4.2.1 煤样的工业分析
• 4.2.2 煤样的视密度
• 4.2.3 煤的平均孔径、总孔容和比表面积
• 4.2.4 煤样的筛分指数测定
• 4.2.5 实验结果
• 4.2.6 煤样的制备
• 5 吸附作用对煤体渗透率的影响
• 5.1 渗透率实验测定基本公式
• 5.2 实验方法
• 5.3 实验结果及分析
• 5.4 本章小结
• 6 注入二氧化碳驱替煤层甲烷实验
• 6.1 实验步骤及方法
• 6.2 实验结果及驱替效果分析
• 6.2.1 加压阶段实验数据及分析
• 6.2.2 实验过程中气体压力的变化
• 6.2.3 实验过程中气体解析量的变化
• 2驱替解析煤层CH₄过程中气体组分的变化'>6.2.4 注入CO₂驱替解析煤层CH₄过程中气体组分的变化
• 2过程中温度的变化'>6.2.5 注入CO₂过程中温度的变化
• 6.3 驱替效果评价
• 6.4 本章小结
• 7 结论及注气开采前景
• 7.1 主要结论
• 7.2 注气开采前景
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果