热作用及水分影响顾桥煤吸附甲烷的规律研究

发布时间：2017-04-26 10:04

  本文关键词：热作用及水分影响顾桥煤吸附甲烷的规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤储层吸附瓦斯量始终受到内部水的影响,同时随着开采深度增加煤层储存在高温地层中,热作用和水存在于煤吸附瓦斯的体系当中。本文以淮南顾桥矿区煤样为例,分别探究外部因素的热作用以及内部因素的水分对顾桥煤吸附甲烷的影响,为煤层气的开采和准确测定煤的瓦斯参数提供基础理论。选取分别经过45℃、60℃、75℃温度加热处理煤样进行孔隙特征分析以及煤等温吸附实验,探究热作用对煤的孔隙结构改变及吸附甲烷的影响。通过压汞和二氧化碳吸附实验发现,加热处理煤的孔隙总孔体积和孔比表面积都随着加热温度的升高而增大,从60℃到75℃加热段煤孔隙度增加量为45℃到60℃的近30倍。同一吸附压力下加热煤的甲烷吸附量以及等温吸附常数a值也随着加热温度升高而增加,煤的孔体积和孔比表面积决定煤的吸附能力,所以孔隙结构分析和吸附试验结果相符合。采用物理、化学理论与等温吸附实验分析水作用下煤吸附甲烷的情况。通过计算分子间作用力发现,在水介质中煤大分子与甲烷分子之间的范德华力远小于真空介质中,由于氢键的存在使得煤大分子与水分子的作用力大于煤与甲烷。对顾桥矿中央区和南区煤样进行不同含水率的等温吸附试验,在实验煤样含水率范围内,吸附常数a值与含水率符合二次函数的表达式,而常数b值随着含水率没有固定的关系。某一吸附压力下煤吸附量随着水分增加呈现指数函数的降低趋势,拟合得出煤等温吸附量与吸附压力及含水率的关系表达式。由于水分对煤吸附产生重大影响,在工程应用中应该采用接近煤原始储层水分的平衡水煤样进行煤的等温吸附试验才能模拟煤矿井下煤吸附的真实情况。在顾桥矿11-2煤层1414(1)工作面瓦斯压力测定中,与干燥煤样相比,采用平衡水煤样试验得到的吸附常数值结合瓦斯含量来快速推算的瓦斯压力值与直接测定瓦斯压力值更相符。
【关键词】：热作用 水分 孔隙结构 等温吸附 吸附常数 作用力 瓦斯压力
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-19
• 1 绪论19-26
• 1.1 研究背景和意义19-20
• 1.2 国内外研究现状20-24
• 1.3 论文的提出24
• 1.4 主要研究内容及技术路线24-26
• 2 煤的吸附理论与等温吸附试验26-41
• 2.1 煤的结构特征26-30
• 2.2 煤对甲烷的吸附特性30-34
• 2.3 煤等温吸附试验34-36
• 2.4 等温吸附实验测定影响因素分析36-40
• 2.5 小结40-41
• 3 热作用影响煤孔隙结构及吸附能力的实验分析41-54
• 3.1 实验方案设计41-42
• 3.2 加热煤的压汞实验结果计算分析42-47
• 3.3 CO_2吸附法测微孔47-51
• 3.4 不同温度加热煤的等温吸附试验51-53
• 3.5 小结53-54
• 4 水分影响煤吸附甲烷的理论与实验分析54-78
• 4.1 水分影响煤体吸附的理论研究54-63
• 4.2 不同含水率顾桥煤样的等温吸附试验分析63-71
• 4.3 干燥煤样和平衡水煤样等温吸附选择的探讨71-76
• 4.4 小结76-78
• 5. 结论与展望78-80
• 5.1 主要结论78-79
• 5.2 创新点79
• 5.3 工作展望79-80
• 参考文献80-85
• 作者简历85-87
• 学位论文数据集87

【参考文献】

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本文编号：328203