不同溫度下低、中、高階煤儲層甲烷吸附解吸特征差異

作者：馬東民,高正,陳躍,張輝,邵凱,張治倉,吳訊,楊甫

摘要：為研究不同煤階CH4吸附/解吸特征差異及解吸滯后效應,采集低、中、高煤階樣品,進行顯微組分測定、液氮吸附、等溫吸附/解吸等實驗,系統分析不同煤階樣品物質成分、孔隙結構、吸附/解吸特征差異及解吸滯后效應,結合甲烷吸附熱計算結果,從能量角度探討煤層氣解吸滯后機理。結果表明:①煤樣的鏡質組反射率Ro,max分別為0.43%、1.26%、3.27%,低階煤樣品鏡質組含量低、惰質組含量高、揮發分高和固定碳高,中、高階樣品則反之;煤變質程度增高,孔隙度、BET比表面積、BJH總孔容、分形維數D2呈“V”型變化,D1呈倒“V”型變化;②溫度相同時,煤階越高,殘余吸附量越大,解吸難度增加。溫度升高,殘余吸附量呈先上升后下降的趨勢,以40℃為拐點,溫度對氣體分子活化程度和煤的孔隙結構均有影響;③壓力相同,煤階越高,甲烷吸附速率越快,低壓階段(p<4 MPa),吸附量增加快,高壓階段(p>4 MPa),吸附量增加不明顯;④DFS4#、SGZ11#、SH3#三個煤樣解吸過程中等量吸附熱均大于吸附過程中的等量吸附熱,表明解吸過程需要持續從體系外吸收熱量,而處于吸附態的甲烷由于解吸需要的等量吸附熱大于吸附時的等量吸附熱需要從外界環境吸取能量,吸附和解吸過程的能量差異會導致解吸滯后;處于游離態的甲烷,由于高壓作用下進入微小孔,致使煤基質膨脹變形,孔隙結構改變,導致甲烷解吸受限,造成解吸滯后。

發文機構：西安科技大學 自然資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室 西安科技大學煤炭綠色開采地質研究院 陜西省煤層氣開發利用有限公司

關鍵詞：變質程度等溫吸附等壓吸附分形維數吸附熱解吸滯后metamorphicdegreeisothermaladsorptionisobaricadsorptionfractaldimensionadsorptionheatdesorptionhysteresis

分類號： TE132.2[石油與天然氣工程—油氣勘探]