煤体解吸甲烷规律及解吸后微结构特征研究

范家文，刘 健

(1.山西煤炭运销集团 晋能煤矿工程公司，山西 太原 030031；2.山西能源学院，山西 晋中 030600)

我国非常规油气资源储量巨大，煤层气作为其中之一，其高效开采对缓解目前我国能源紧缺现状具有重要的意义[1-3]。煤层气地面抽采技术是指在地面进行钻孔布井，直接将井筒通至矿层，然后进行瓦斯的抽采，该技术抽采瓦斯浓度可达90%[4]，而且技术难度相对较低，所以多年来我国一直大力倡导通过地面抽采技术进行煤层气的开发。

瓦斯在煤体中主要以游离态、吸收态和吸附态这三种形式赋存，其中，近90%的瓦斯以吸附态存在[5，6]。吸附态的瓦斯只有充分解吸，从煤体中渗出，才能从生产井中抽采出来，故煤体的渗透特性直接关系到瓦斯抽采的效率和煤层气产量。煤体内部的孔隙和裂隙是流体渗流的通道，其发育程度决定煤体的渗透特性。原位状态下煤体吸附解吸特性的主要影响因素是温度和孔隙压力，基于此，本文对温度和压力作用下煤体的吸附、解吸特征进行系统研究，由此得到煤层气抽采的最优温度，最后对煤体解吸瓦斯后的微细观结构进行CT扫描分析，得到煤体内孔裂隙结构的发育特征，对矿井瓦斯抽采技术的应用和发展具有重要的意义。

1 实验过程

1.1 实验方案

瓦斯吸附解吸的试验装置主要包括甲烷气瓶、手动泵、中间容器、反应釜、驱替泵以及空压机等，如图1所示。测试所用煤样为标准煤样，加热方式为水浴加热，可测试温度范围为常温～90℃。……