• 全部
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
构造煤与原生结构煤中甲烷扩散性能差异性分析
  • 作者

    孟召平张昆沈振

  • 单位

    中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院煤与煤层气共采国家重点实验室

  • 摘要
    原生结构煤受构造应力破坏后形成不同类型煤体结构煤,其孔隙结构、吸附/解吸、扩散和渗透能力等将发生变化,从而影响煤层气的赋存与产出。通过对沁水盆地赵庄井田3号煤层原生结构煤与构造煤样品进行甲烷等温吸附实验、低温液氮和二氧化碳吸附实验,分析了构造煤与原生结构煤的吸附-解吸性能及孔隙结构特征;应用单孔和双孔非稳态扩散模型,揭示了原生结构煤与构造煤中甲烷扩散的差异性及控制机理。研究结果表明,煤中CH4的吸附量随煤体结构破坏程度的增加而增加,构造煤的解吸和扩散速率要好于原生结构煤。原生结构煤与构造煤的扩散系数均随压力的降低而减小,在整个扩散阶段构造煤的扩散系数高于原生结构煤。在高于5.0、1.5~5.0 MPa和低于1.5 MPa的压力区间,气体扩散主要发生在大孔、中孔和微孔中,分别对应于菲克型扩散、过渡型扩散和克努森型扩散。双孔扩散模型对于解吸数据的拟合度明显高于单孔扩散模拟结果;揭示了煤中气体扩散呈3个阶段变化规律,即:快速扩散阶段(S1),衰减阶段(S2)和缓慢扩散阶段(S3)。有效扩散系数与温度表现出明显的正相关性,温度越高有效扩散系数越大,但是到了低压阶段孔隙结构对煤中甲烷扩散性影响高于温度。该研究成果为构造煤区煤层气勘探开发提供了理论依据。
  • 关键词

    原生结构煤构造煤甲烷扩散能力受控因素

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金项目(42172190);山西省科技重大专项项目(20201102001,20191102001);
  • 文章目录
    1 实验方法与计算模型
    1.1 样品选择及预处理
    1.2 等温吸附/解吸实验
    1.3 扩散计算模型
    2 实验结果和分析
    2.1 构造煤与原生结构煤等温吸附/解吸实验结果
    2.2 构造煤与原生结构煤的扩散特征
    2.2.1 原生结构煤
    2.2.2 构造煤
    2.3 煤中甲烷扩散性能差异性的受控因素
    2.3.1 孔隙结构和气体压力
    2.3.2 温度
    3 结论
  • 引用格式
    孟召平,张昆,沈振.构造煤与原生结构煤中甲烷扩散性能差异性分析[J].煤田地质与勘探,2022,50(03):102-109.
  • 相关文章
  • 相关专题
相关问题

主办单位:煤炭科学研究总院有限公司 中国煤炭学会学术期刊工作委员会

©版权所有2015 煤炭科学研究总院有限公司 地址:北京市朝阳区和平里青年沟东路煤炭大厦 邮编:100013
京ICP备05086979号-16  技术支持:云智互联