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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
CO2/N2二元气体对甲烷在煤中吸附影响的分子模拟研究
  • 作者

    孙致学闵成张婉露蒋永平于雪峰崔彬

  • 单位

    中国石油大学(华东)石油工程学院中国石油化工股份有限责任公司临汾煤层气分公司

  • 摘要

    二元气驱技术(CO2/N2-ECBM)已成为煤层气增产的重要手段,明确CO2/N2在煤层中的竞争吸附规律以及对煤层物性的影响具有重大意义。利用分子模拟软件Materials Studio建立延川南煤层气实际区块温度、压力条件下的煤分子模型。基于巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法研究CO2/N2交替驱替煤层气技术中各注入阶段对CH4吸附的影响,明确CO2、N2对煤层孔渗物性的影响规律。结果表明:在CO2注入阶段,煤层中甲烷迅速解吸;煤中气体吸附总量上升,煤基质膨胀效应增强,导致煤的孔隙体积降低。而转N2注入后,由于N2分压作用使得CH4、CO2吸附量呈现出不同程度的降低;当ωN2/ωCO2≤0.6时煤分子中气体总吸附量迅速降低,而当N2饱和吸附后气体总吸附量保持稳定。煤层孔渗物性随着气体吸附总量呈现出迅速增大后趋于平缓的趋势。此外,ωN2/ωCO2>0.6后N2吸附率迅速降低,这会使得产出气中CH4纯度较低,导致后期提纯成本大大增加。因此,当ωN2/ωCO2=0.6左右时,CH4解吸量为最大值,煤孔隙率较高,最有利于煤层气的开发。

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金重点项目(51774317);
  • 引用格式
    孙致学,闵成,张婉露,蒋永平,于雪峰,崔彬.CO_2/N_2二元气体对甲烷在煤中吸附影响的分子模拟研究[J].煤田地质与勘探,2022,50(03):127-136.
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