CO 2 置换驱替煤层CH 4 规律及应用研究

发布时间：2021-12-24 03:19

　　针对我国低渗透性煤层存在CH4抽采难度系数大、CH4抽采利用效率低等关键性问题,液态CO2驱替煤层CH4技术对提高瓦斯资源利用率、预防矿井瓦斯事故、防止大气环境污染都具有十分重要的意义。本文围绕液态CO2驱替煤层瓦斯过程中的“置换解吸”作用,利用理论分析、实验室物理模拟实验、现场原位试验等手段。开展了 CO2、CH4等温吸附解吸实验,主要研究了压力和温度对CO2、CH4吸附解吸规律的影响;结合自主研发设计的注CO2驱替煤层CH4实验系统装置,研究实验过程中出气口气体浓度、累积CH4驱替量以及驱替置换比的变化规律;利用液态CO2驱替煤层瓦斯工艺系统,通过现场原位试验对物理模拟实验结果进行工程验证。取得的主要研究成果如下:煤体对CH4、CO2的吸附曲线与Langmuir单分子层吸附模型保持一致,煤体对CH4与CO2的吸附量均随着注气压力的增大而增大且CO2的吸附量始终大于CH4的吸附量,吸附常数a值、b值与吸附量均随温度的升高而减小。CO2驱替煤层CH4物理模拟实验向吸附罐内注入CH4过程中,CH4气体浓度首先迅速增大,后缓慢增大,最后趋于100%;向吸附罐内注入CO2过程中,CO2、CH...

【文章来源】： 西安科技大学陕西省

【文章页数】：62 页

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 煤对CO₂、CH₄吸附解吸特性的研究现状
        1.2.2 CO₂驱替煤层CH₄物理模拟的研究现状
        1.2.3 CO₂驱替煤层CH₄现场工业性试验的研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法及技术路线
2 煤样对CH₄、CO₂的等温吸附解吸规律研究
    2.1 煤样基础特性及样品制备
        2.1.1 煤样采集及基础特性
        2.1.2 实验煤样制备
    2.2 实验装置及方案
        2.2.1 实验装置
        2.2.2 实验方法和步骤
    2.3 煤样对CH₄、CO₂的等温吸附实验
        2.3.1 煤样对CH₄的等温吸附实验
        2.3.2 煤样对CO₂的等温吸附实验
    2.4 煤样对CH₄、CO₂的等温吸附实验分析对比
    2.5 本章小结
3 CO₂驱替煤层CH₄物理模拟实验研究
    3.1 CO₂驱替煤层CH₄的物理过程
    3.2 CO₂驱替煤层CH₄原理
    3.3 实验装置及方案
        3.3.1 煤样基础特性及样品制备
        3.3.2 实验装置
        3.3.3 实验方案
        3.3.4 实验方法和步骤
    3.4 CO₂驱替CH₄效果分析
        3.4.1 注CH₄过程浓度分析
        3.4.2 注气压力的影响分析
        3.4.3 驱替环境温度的影响分析
        3.4.4 驱替煤体硬度的影响分析
    3.5 本章小结
4 煤层注液态CO₂驱替瓦斯试验研究
    4.1 煤层压注液态CO₂驱替CH₄机制
        4.1.1 增透作用
        4.1.2 置换驱替作用
    4.2 液态CO₂驱替煤层瓦斯现场试验
        4.2.1 张集煤矿概况
        4.2.2 钻孔参数及布置方式
        4.2.3 系统装备及压注工艺
    4.3 试验过程
    4.4 试验结果
        4.4.1 抽采孔CO₂浓度分析
        4.4.2 驱替效果分析
    4.5 本章小结
5 结论及展望
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：3549721