梁卫国,张倍宁,韩俊杰,杨 栋

(1．太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;2．太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024)

超临界CO2驱替煤层CH4装置及试验研究

梁卫国1,2,张倍宁1,2,韩俊杰1,2,杨 栋2

(1．太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;2．太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024)

自主研发了MCQ-Ⅱ型大试件(100 mm×100 mm×200 mm)超临界CO2驱替煤层CH4试验装置,该装置不仅能够保障试验过程中CO2始终处于超临界状态,而且可测量煤体吸附过程中的体积膨胀。借助本装置对同一温度不同体积应力条件下的超临界CO2的渗透性及其驱替CH4效果进行了试验研究。试验结果表明：在50℃、恒定体积应力为48～60 MPa条件下,超临界CO2的渗透率与注入渗透压呈正相关关系,与体积应力呈负相关关系。超临界CO2在煤体中的渗透特性远远高于其在常态条件下的渗透性。试验同时发现,超临界CO2在煤体中的吸附量与孔隙压力及体积应力均呈正相关,在48和60 MPa的体积应力下,单位体积的煤体分别可累计吸附10．82～17．52体积和16．12～20．40体积的CO2;试验还测得了不同条件下煤体吸附CH4、超临界CO2及超临界CO2驱替煤体CH4过程中,煤体体积膨胀百分比。在超临界CO2驱替CH4试验中,2号焦煤煤样试件中注入气体体积(包括CH4,CO2)均小于1号弱黏煤煤样,但是两煤样中的CO2/CH4置换比及CO2最终储存率相当,分别为4．01/4．16,20．05%/20．09%。

超临界CO2;驱替置换CH4;煤层气开采;CO2地质储存

随着工业化进程的加剧,全球CO2排放量迅速增长。据英国路透社报道,2013年全球CO2排放量达360亿t。如何减少CO2排放及处置大气中越来越多的CO2备受科学家关注。……