CO2注气压力对瓦斯扩散系数影响规律实验研究

周西华，韩明旭，白 刚,，兰安畅，付志豪

CO2注气压力对瓦斯扩散系数影响规律实验研究

周西华1,2，韩明旭1,2，白 刚1,2,3，兰安畅3，付志豪1,2

(1. 辽宁工程技术大学 安全科学与工程学院，辽宁 葫芦岛 125105；2. 辽宁工程技术大学 矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室，辽宁 葫芦岛 125105；3. 阳泉煤业(集团)有限责任公司，山西 阳泉 045000)

煤层CH4解吸效率低、扩散慢的特点严重制约着煤层瓦斯抽采的效率，为解决低透气性煤层瓦斯抽采困难的问题，选取晋城赵庄煤矿煤样，研究不同注气压力对驱替CH4过程的影响以及驱替过程中CH4扩散系数的变化规律，利用自主研发的CO2驱替CH4试验平台，在0.6、0.8、1.0 MPa等不同注气压力条件下分别进行CO2驱替CH4实验。结果表明：驱替压力越大，达到最大CH4排放量的时间越短，CO2突破时间越快，置换效率越大，驱替效果越好；CH4气体驱替过程分为3个阶段，先急剧增加再缓慢增加最后保持平稳；在同一注气压力下，瓦斯扩散系数随时间呈先增大后减小的变化规律，注气压力为0.6、0.8、1.0 MPa时，瓦斯扩散系数的最大值分别为2.27×10–5、3.36×10–5、4.62×10–5cm2/s。从实验结果可知，不同注气压力下，CO2对CH4主要起到驱替作用、置换吸附–解吸作用及稀释驱替作用；每个阶段的CH4气体运移情况不同，根据实验阶段合理调整注气流量、压力等参数，使注驱技术搭配更高效。研究结果对CO2深埋与瓦斯(煤层气)高效抽采具有理论指导意义。

CO2突破时间；注气驱替；驱替效率；有效扩散系数；沁水盆地

我国煤层气储量丰富，但煤层普遍为低透气性、低渗透率储层[1-2]，严重制约煤层气开发。……