注入二氧化碳驱替煤层甲烷模拟实验研究

严家平 朱和保

【摘 要】采用大型物理模拟试验装置模拟研究了往煤中注入CO2气体过程中对CH4气体的驱替过程，而进一步获得这一过程中相关物理作用特征。试验结果表明，在含瓦斯煤体内注入CO2之后CH4气体的解吸量显著增加。试验初始阶段获得的主要是游离态的CH4成分。随着时间推移，驱替置换效应显著，先期注入的CH4解吸量大大增高；在CO2和CH4两种气体的各自注气阶段的煤体内压力变化速度方面也存在明显的差别，注入CO2时的煤体压力变化速度慢比煤吸附CH4气体时的变化速度快；实验同时表明，注气驱替过程中煤体温度有了显著提高，温度的提高。

【关键词】煤体；CH4；CO2驱替；解吸；竞争吸附

煤层气是一种成分复杂的混合气体。不同成分气体由于其物理化学性质不同，在煤的空隙中的赋存也存在较大差异。近年来，一些学者开展了煤层甲烷与二氧化碳、氮气等气体的煤层甲烷竞争吸附和差异解吸方面的试验研究[1]。国内外的一些从事煤层气开发的企业还根据这一原理，试验研究在煤层内注入其它气体如二氧化碳驱替技术来提高煤层甲烷的采收率。注入煤层中的CO2主要以吸附形式储存在煤的微孔中，它会与煤基质微孔中的CH4发生竞争吸附，由于其吸附能力较煤层气甲烷强，从而将原吸附在煤层中的甲烷置换出来，达到增产煤层气的效果[2]。

本文的研究主要采用大型物理模拟试验装置，模拟试验研究了利用CO2驱替煤层CH4过程中的相关物理作用特征。……