韩俊杰,梁卫国,张建功,张倍宁

(太原理工大学采矿工艺研究所,山西太原 030024)

煤层处置二氧化碳模拟实验研究

韩俊杰,梁卫国,张建功,张倍宁

(太原理工大学采矿工艺研究所,山西太原 030024)

为了研究CO2在煤层中的储存能力与置换驱替CH4特性,利用沁水煤田潞安矿区3号煤层大尺寸(100 mm×100 mm×200 mm)煤样,在确定应力约束条件下,开展了CO2在煤体中的吸附特性与其在含甲烷煤试样中的驱替实验,并对含甲烷煤和不含甲烷煤中CO2的储存特性做了对比分析。结果表明:在模拟真实地应力(围压=轴压=8 MPa)条件与0.5 MPa注入压力作用下, 180 min内试验煤样中储存CO2量达11.03 L,CO2在测试煤体中的渗透率随其吸附量的增加而减小;在既定的地应力条件和近于14.93 cm3/g煤层平均瓦斯含量条件下,当CO2注入压力由0.5 MPa提高到1.0 MPa时,CO2在试验煤体中的储存量可提高93.00%、储存率提高13.50%、相应CH4的解吸量提高了18.13%;在实验初期,CH4的解吸量高于CO2的吸附量,随注入过程的持续,煤体中CH4的解吸量逐渐趋于平缓且远小于CO2的吸附量;同等条件下,含CH4煤比不含CH4煤可多储存59.29%的CO2,储存率提高了12.51%。

二氧化碳;煤层处置;储存率;置换驱替

CO2是主要温室气体,化石燃料的大量燃烧是其主要来源之一,其每年排放量高达到22×109t[1]。为了解决CO2对人类生存环境所带来的灾害,地质处置被公认为是解决温室气体环境影响问题的有效途径之一。研究表明,可用于CO2地质储存的主要场所有深部咸水含水层、废弃油气田、海洋深部和不可开采贫瘠煤层[2－5]。我国煤炭与煤层气资源丰富,或埋藏深或条件差的不可开采煤层占有相当比例。……