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《太原理工大學》 2012年

超臨界二氧化碳驅(qū)替煤層瓦斯研究

李得飛  

【摘要】：煤層氣是煤在變質(zhì)和演化過程中的伴生產(chǎn)物,也是煤的伴生礦產(chǎn)資源,俗稱瓦斯,其主要成分是甲烷,屬非常規(guī)天然氣。合理開采并利用煤層氣資源,既能彌補我國能源結(jié)構(gòu)比例不平衡所引起的能源缺失,也是對碳資源的節(jié)約與高效利用。能源和環(huán)境雙重危機日益嚴重地威脅著人類的生存,世界各國紛紛開始尋求化解這一危機的最佳途徑。 我國煤層整體上滲透性都比較差,大多屬于低滲透性儲層,瓦斯采收率非常低。在我國大規(guī)模的煤炭生產(chǎn)過程中,絕大部分瓦斯氣體直接排放到大氣中,既浪費資源又造成環(huán)境污染等問題。煤礦上對于瓦斯的抽放主要體現(xiàn)在減小井下瓦斯?jié)舛阮A防瓦斯事故方面�，F(xiàn)階段有關(guān)煤層氣的概念正在經(jīng)歷根本性的轉(zhuǎn)變,許多國家不再僅僅把煤礦瓦斯看成是影響煤礦安全生產(chǎn)的不利因素,而是將其看做一種重要的自然資源加以開采利用。 本文在注氣增產(chǎn)煤層氣的基礎(chǔ)上,提出超臨界二氧化碳驅(qū)替煤層甲烷的方法。文中探討了煤體裂隙、孔隙結(jié)構(gòu)特征以及甲烷氣體在其中的儲運機理。以超臨界二氧化碳流體特有的物理化學性質(zhì),注入超臨界二氧化碳可以有效改善煤的滲透性,從而達到甲烷的增產(chǎn)目的。針對我國煤層儲層現(xiàn)狀結(jié)合超臨界二氧化碳流體較強的溶解能力,采用注入超臨界二氧化碳流體增產(chǎn)的方法有著很好的應用前景。 超臨界二氧化碳驅(qū)替煤體內(nèi)瓦斯時,利用超臨界流體對有機質(zhì)較強的溶解能力,將會溶解煤基質(zhì)中的部分有機化合物,有效改善了煤的孔隙、裂隙結(jié)構(gòu),擴增了煤體內(nèi)瓦斯氣體的運移通道,有利于瓦斯的采出。這種技術(shù)無污染,低能耗,在實際生產(chǎn)中也易于操作控制,是提高煤層氣采收率的理想方法。 重點以實驗研究的方法,進行了CH4和CO2氣體的單相吸附、解吸實驗,以實驗的方法對比研究了二氧化碳和超臨界二氧化碳在甲烷增產(chǎn)方面的驅(qū)替效率,超臨界二氧化碳驅(qū)替效率在常規(guī)二氧化碳的基礎(chǔ)上成倍增加。 在超臨界二氧化碳驅(qū)替甲烷實驗中,分等溫、等壓兩組進行,分別考慮溫度和壓力對實驗結(jié)果的影響。從最終實驗結(jié)果來看,溫度對驅(qū)替效率的影響大于壓力的影響,經(jīng)一系列實驗研究并分析結(jié)果之后,選取80℃、8.OMpa為超臨界二氧化碳在本實驗中煤試件的最佳驅(qū)替條件。 所以,無論是從增產(chǎn)效率來講,還是從資源利用、安全生產(chǎn)、環(huán)境保護等方面來講,煤層氣是否科學合理的開采及利用都具有現(xiàn)實指導意義。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TD712
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【引證文獻】

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>太原理工大學

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