模拟水压致裂条件下的块裂煤体解吸瓦斯规律的实验研究

发布时间：2017-04-21 16:04

  本文关键词：模拟水压致裂条件下的块裂煤体解吸瓦斯规律的实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着化石能源的日益紧张，，在以能源争夺为主题的大背景下，新能源的开发也受到了全世界的重视。而作为新能源家庭中的重要成员，常规天然气在我国的分布上的不均和供气能力的不足亟需解决，而煤层气就是一种完全可以弥补这个问题的清洁新能源。 煤层气的开采可以有效地对减少煤矿瓦斯灾害起到决定性的作用。经过大量研究发现，如果在开采煤炭之前先对煤层气进行开采，则煤矿瓦斯爆炸的概率降低80%左右，作用是巨大的。与此同时，开发和利用煤层气可以有效地增进节能减排的进行，有很高的经济价值和环保价值。煤层瓦斯的直接排放会造成21倍于相同体积二氧化碳所产生的温室效应，对环境的危害是巨大的。煤层气是一种热值很高的洁净能源，可以产生巨大的经济效益，统计结果显示，煤层气燃料汽车的花费仅为以汽油为燃料的汽车37.3%，双燃料汽车在经过改装后可以同时以煤层气和汽油为燃料，不仅会大幅度地降低成本，对节能减排的帮助也是巨大的。煤层气开采技术的发展既有利于减少温室气体的排放、解决我国天然气对外进口的依赖，也为提高煤矿开采的安全做出建设性的帮助。煤层气开采技术的发展，加速煤层气的开发是很有意义的。 煤层气开采技术的发展，加速煤层气的开发是很有意义的。煤层气开采由于受到煤储层的孔隙结构特征、渗透性、储层压力、埋藏深度、温度、水分、煤阶和煤岩显微组分等因素影响，所以从原理上对煤解吸瓦斯进行分析研究是十分有必要的，本文对温度、注水、煤阶等影响煤解吸瓦斯的因素进行了分析研究。本文主要研究内容为： （1）试验煤样的状况有两种：干燥煤样（空气基干燥煤样）和平衡水状态煤样（相对湿度为96%的饱和硫酸钾溶液环境中达到孔隙饱和吸水的煤样）。 （2）试验中煤样的吸附平衡压力有四种，分别为：0.25MPa、0.5MPa、0.7MPa和0.9MPa。其中平衡水状态煤样所做试验的吸附平衡压力为0.25MPa和0.5MPa；干燥状态煤样所做试验的吸附平衡压力为0.5MPa、0.7MPa和0.9MPa。两种干燥状态的煤样都进行了一组吸附平衡压力为0.5MPa的试验，两组试验数据的对比可以得出两种干燥状态下的煤样在相同的条件下的差别，从而得出一些结论。 （3）每组试验的注水压力有五种，分别为：不注水、1倍、2.5倍、6.25倍和16倍于吸附平衡压力的注水。其中平衡水状态下的古城煤样会进行常温（恒温25℃）和高温（恒温90℃）的试验，从而研究高温对煤解吸瓦斯的影响。 （4）对试验结果进行注水倍数、温度和吸附平衡压力等角度的分析研究。
【关键词】：煤层气开采 含瓦斯煤体 高压注水 温度 吸附和解吸
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.67
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 煤层气开采的意义11-12
• 1.2 全球煤层气工业的发展12-17
• 1.2.1 世界各国煤层气的分布状况12-13
• 1.2.2 美国的煤层气工业现状13-14
• 1.2.3 加拿大的煤层气工业现状14-15
• 1.2.4 澳大利亚的煤层气工业现状15
• 1.2.5 我国的煤层气工业现状15-16
• 1.2.6 我国煤层气面临的问题16-17
• 1.2.7 煤层注水的工程意义17
• 1.3 煤层气研究现状17-19
• 1.3.1 煤阶对煤解吸瓦斯的影响17-18
• 1.3.2 温度对煤解吸瓦斯的影响18
• 1.3.3 不同含水率对煤吸附瓦斯的影响18-19
• 1.4 本文研究内容19-21
• 第二章 煤层气地质21-25
• 2.1 煤质构造和沉积环境21-22
• 2.1.1 煤层气赋存的地质构造22
• 2.1.2 煤层气的沉积环境22
• 2.2 煤层中烃类的生成22-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第三章 高压注水对煤解吸瓦斯影响的理论研究25-37
• 3.1 煤吸附和解吸瓦斯的理论发展25-29
• 3.1.1 吸附的相关概念25-26
• 3.1.2 吸附理论的发展26-28
• 3.1.3 解吸的主要理论和分类[20]28-29
• 3.1.4 煤层气开采中所涉及的各种平衡方程之间的关系29
• 3.2 试验介绍29-35
• 3.2.1 煤样工业分析29-32
• 3.2.2 试验煤样32
• 3.2.3 试验系统32-33
• 3.2.4 试验方法33-34
• 3.2.5 试验参数定义34-35
• 3.3 本章小结35-37
• 第四章 干燥与平衡水状态下的解吸试验结果分析37-57
• 4.1 吸附平衡压力为 0.25MPa 和 0.5MPa 的平衡水状态吸附解吸试验37-44
• 4.1.1 不同吸附平衡压力下的试验结果比较39-41
• 4.1.2 不同注水压力下的试验比较41
• 4.1.3 不同温度试验的结果比较41
• 4.1.4 极限解吸率随注水倍数的变化41-43
• 4.1.5 平衡水状态试验总结43-44
• 4.2 干燥状态下的煤样在不同注水倍数下吸附解吸试验44-49
• 4.2.1 吸附平衡压力为 0.5MPa 的试验45-46
• 4.2.2 吸附平衡压力为 0.7MPa 的试验46-47
• 4.2.3 吸附平衡压力为 0.9MPa 的试验47-48
• 4.2.4 极限解吸率随注水倍数增加的变化规律48-49
• 4.3 试验结果拟合分析49-52
• 4.4 瓦斯解吸的各种影响因素之间的耦合关系52-55
• 4.4.1 吸附平衡压力对煤解吸瓦斯的影响52-53
• 4.4.2 赋存温度对煤解吸瓦斯的影响53
• 4.4.3 煤体含水率对煤解吸瓦斯的影响53
• 4.4.4 煤阶对煤解吸瓦斯的影响53-54
• 4.4.5 温度、吸附平衡压力和注水之间的耦合关系54-55
• 4.5 同一吸附压力下的平衡水状态和干燥状态试验比较55
• 4.6 本章小结55-57
• 第五章 煤体解吸随吸附平衡压力的变化规律57-67
• 5.1 相同注水条件下的试验结果分析57-63
• 5.1.1 不同吸附平衡压力下的干燥煤样的解吸试验57
• 5.1.2 不同吸附平衡压力下的等压注水解吸试验57-59
• 5.1.3 不同吸附平衡压力下的 2.5 倍解吸试验59-60
• 5.1.4 不同吸附平衡压力下的 6.25 倍解吸试验60-62
• 5.1.5 不同吸附平衡压力下的 16 倍解吸试验62-63
• 5.2 含水率对解吸试验的影响63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 主要结论67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 攻读学位期间发表的学术论文题目及参与科研项目75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：320672