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关于淮南11槽煤注入二氧化碳驱替煤层甲烷的实验研究

作　者: 朱和保
导　师: 严家平
学　校: 安徽理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 解析驱替注气渗透率煤层竞争吸附
分类号: TD712
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 48次
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内容摘要

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]

全文目录

摘要  5-6
abstract  6-13
前言  13-14
1 绪论  14-20
  1.1 研究背景及意义  14-15
  1.2 研究现状  15-17
    1.2.1 国外研究现状  16-17
    1.2.2 国内研究现状  17
  1.3 本文的主要研究内容及方法  17-20
    1.3.1 研究内容  17-18
    1.3.2 存在的问题  18
    1.3.3 技术措施和方法  18-20
2 煤层气的储层特征和煤层气储集、运移和产出机理  20-28
  2.1 引言  20
  2.2 煤层气生成  20
  2.3 煤层气的储层特征  20-23
    2.3.1 煤的孔隙类型  21
    2.3.2 煤的孔隙系统  21-22
    2.3.3 煤层的渗透性  22-23
    2.3.4 煤的内表面积  23
  2.4 煤层气储集机理  23-26
    2.4.1 溶解态储集机理  23
    2.4.2 游离态储集机理  23-24
    2.4.3 吸附气储集机理  24
    2.4.4 等温吸附定律  24-25
    2.4.5 煤的吸附性及其影响因素  25-26
  2.5 煤层气运移和产出机理  26-27
    2.5.1 煤层气的解吸机理  26-27
    2.5.2 煤层气的扩散机理  27
    2.5.3 煤层气的渗流机理  27
  2.6 本章小结  27-28
3 吸附模型的确定及注气驱替煤层甲烷机理探讨  28-40
  3.1 煤吸附瓦斯的本质  28-29
  3.2 煤对CO_2、CH_4吸附模型的确定  29-33
  3.3 注气驱替煤层甲烷增产机理探讨  33-36
  3.4 注入CO_2气体驱替煤层甲烷相比其它气体的优越性  36-38
  3.5 本章小结  38-40
4 实验设备和样品分析、制备  40-50
  4.1 煤层瓦斯吸附与解吸模拟实验设备  40-46
    4.1.1 集气装置  42
    4.1.2 信息采集系统配套软件  42-46
  4.2 实验煤样分析及制备  46-50
    4.2.1 煤样的工业分析  46
    4.2.2 煤样的视密度  46
    4.2.3 煤的平均孔径、总孔容和比表面积  46-47
    4.2.4 煤样的筛分指数测定  47
    4.2.5 实验结果  47-49
    4.2.6 煤样的制备  49-50
5 吸附作用对煤体渗透率的影响  50-57
  5.1 渗透率实验测定基本公式  50
  5.2 实验方法  50
  5.3 实验结果及分析  50-56
  5.4 本章小结  56-57
6 注入二氧化碳驱替煤层甲烷实验  57-71
  6.1 实验步骤及方法  57
  6.2 实验结果及驱替效果分析  57-69
    6.2.1 加压阶段实验数据及分析  57-59
    6.2.2 实验过程中气体压力的变化  59-63
    6.2.3 实验过程中气体解析量的变化  63-64
    6.2.4 注入CO_2驱替解析煤层CH_4过程中气体组分的变化  64-66
    6.2.5 注入CO_2过程中温度的变化  66-69
  6.3 驱替效果评价  69-70
  6.4 本章小结  70-71
7 结论及注气开采前景  71-73
  7.1 主要结论  71
  7.2 注气开采前景  71-73
参考文献  73-79
致谢  79-80
作者简介及读研期间主要科研成果  80

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