长期以来针对CO2-ECBM已做了大量研究工作,然而有限的工业试验没能达到预期目的,使得这一煤层气强化技术推广应用欠缺。近些年随着各国碳中和路线的制定,CO2封存逐渐受到重视,煤储层可否作为CO2的封存空间、可否实现CO2驱替CH4和封存同步进行,又重新回归人们的视野。为此,以新疆准南区块目标煤层样为研究对象,采用不同CO2与CH4混合比例气体进行煤的吸附/解吸实验,探索混合气体比例对CO2-ECBM和CO2吸附封存潜力的影响。结果表明,随着混合气体CO2比例减少,CH4驱替效果降低,其中40%CH4+60%CO2混合气体的CO2残余量最多,在解吸至0.7 MPa时已有83.05%的CH4产出,而83.62%的CO2吸附残余在煤中,表明其CO2吸附封存潜力最佳。根据道尔顿分压分体积理论和Langmuir方程,对降压解吸阶段各混合气体解吸量与解吸率进行理论计算,结果显示,随混合气体CO2含量减少,煤中CO2的残余率、残余量以及CH4最终解吸率均降低。理论计算与实验中CH4解吸率和CO2残余量随混合气体组成变化趋势基本一致,表明混合气体中CO2占比越高,越有利于最大限度地提升CH4采收率以及煤储层CO2吸附封存潜力。研究认识为CO2-ECBM和煤储层CO2封存现场应用提供理论依据,为这一技术的推广应用提供实验支撑。

国家自然科学基金重点项目(42230804);国家自然科学基金面上项目(42072193)；河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地开放基金项目(WS2021B13)；河南省自然科学基金青年项目(222300420173)；

苏现波,黄津,王乾,于世耀.CO_2强化煤层气产出与其同步封存实验研究[J].煤田地质与勘探,2023,51(01):176-184.