明確高壓條件下煤中甲烷的吸附特性對深部煤層氣資源的勘探開發(fā)有重要意義。本論文開展了不同煤階煤樣的高壓等溫吸附實驗,研究了甲烷在煤中的吸附特性;基于低溫二氧化碳吸附實驗、低溫液氮吸附實驗、壓汞實驗對煤巖的孔隙結(jié)構(gòu)進行了全孔徑表征;基于傅里葉變換紅外光譜實驗（FTIR）對煤巖表面化學結(jié)構(gòu)進行了研究。采用數(shù)值分析方法分析了煤中甲烷吸附特性的影響因素,明確了隨吸附壓力變化甲烷在煤中的動態(tài)吸附過程。取得的主要成果如下:（1）對煤巖的全孔徑孔隙特征進行了表征。煤巖孔隙體積主要由超微孔、中孔、大孔組成,比表面積主要由超微孔提供�？紫斗中尉S數(shù)隨孔徑的增大而增大。超微孔分形維數(shù)小且穩(wěn)定,受孔隙幾何形態(tài)的控制。微孔和小孔分形維數(shù)受孔隙幾何形態(tài)和表面化學結(jié)構(gòu)的控制,與煤化躍變有較好的對應(yīng)關(guān)系,中孔和大孔分形維數(shù)最大。（2）半定量分析了煤表面化學性質(zhì)隨煤階的變化規(guī)律。隨煤階的增大,煤巖成熟度、芳香性、芳香環(huán)的聚合程度、含氧官能團相對含量和羥基（氫鍵）相對含量逐漸增大;脂肪側(cè)鏈相對長度逐漸減小;C-O/C=O比值呈先減小后增大趨勢。（3）甲烷在煤中的吸附量在11-15MPa處達到最大值。吸附平衡壓力大于11MP... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 選題背景及研究性質(zhì)
    1.2 研究目的與研究意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 煤吸附甲烷的研究手段
        1.3.2 影響甲烷吸附特性的因素
    1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線
    1.5 完成工作量及研究成果
2 樣品與實驗
    2.1 樣品采集
    2.2 煤巖煤質(zhì)分析
    2.3 煤巖結(jié)構(gòu)表征實驗
    2.4 高壓甲烷等溫吸附實驗
    2.5 等溫吸附實驗數(shù)據(jù)處理
3 基于FTIR實驗的煤巖化學結(jié)構(gòu)分析
    3.1 FTIR譜圖分析
    3.2 FTIR譜圖分峰分析
    3.3 紅外結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算
    3.4 本章小結(jié)
4 煤巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)全孔徑表征
    4.1 基于低溫CO2吸附的孔隙結(jié)構(gòu)表征
    4.2 基于低溫液氮吸附的孔隙結(jié)構(gòu)表征
    4.3 基于壓汞實驗的孔隙結(jié)構(gòu)表征
    4.4 聯(lián)合多種測試方法表征煤孔隙特征
        4.4.1 聯(lián)合表征法
        4.4.2 煤中孔隙的全孔徑表征
    4.5 基于低溫液氮吸附的孔隙形態(tài)表征
        4.5.1 孔隙形態(tài)
        4.5.2 孔隙形態(tài)半定量表征
    4.6 煤巖孔隙分形研究
        4.6.1 基于吸附曲線計算分形維數(shù)
        4.6.2 基于壓汞曲線計算分形維數(shù)
        4.6.3 聯(lián)合多種實驗表征孔隙分形
    4.7 本章小結(jié)
5 甲烷高壓吸附行為及等溫吸附模型研究
    5.1 真實吸附量與過剩吸附量
    5.2 等溫吸附模型優(yōu)化
        5.2.1 模型中參數(shù)的計算
        5.2.2 優(yōu)化后的模型參數(shù)分析
        5.2.3 煤巖甲烷高壓吸附特性理論研究
    5.3 本章小結(jié)
6 煤中甲烷吸附性能影響因素分析
    6.1 影響因素的確定
        6.1.1 孔隙基礎(chǔ)參數(shù)對煤中甲烷吸附特性的影響
        6.1.2 吸附平衡壓力對吸附的影響
    6.2 煤中甲烷吸附性的主要影響因素的篩選
        6.2.1 距離相關(guān)性分析
        6.2.2 紅外結(jié)構(gòu)參數(shù)的距離相關(guān)性分析
    6.3 煤中甲烷吸附能力影響因素評價
        6.3.1 基于主成分分析的線性回歸分析
        6.3.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析的非線性回歸分析
    6.4 煤中甲烷動態(tài)吸附過程分析
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]煙煤級構(gòu)造煤分子結(jié)構(gòu)演化及動力變質(zhì)作用研究[J]. 郭德勇,郭曉潔,劉慶軍,孫向成.  中國礦業(yè)大學學報. 2019(05)
[2]基于低溫液氮吸附法的陜南中低煤級煤孔隙結(jié)構(gòu)特征[J]. 李煥同,陳飛,鄒曉艷,王楠,左曉峰,張衛(wèi)國,韓雪,陳茜.  中國科技論文. 2019(07)
[3]基于壓汞、低溫N2吸附和CO2吸附的構(gòu)造煤孔隙結(jié)構(gòu)表征[J]. 李陽,張玉貴,張浪,侯金玲.  煤炭學報. 2019(04)
[4]頁巖潤濕性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型[J]. 張亞云,陳勉,陳軍,金衍,盧運虎,夏陽.  斷塊油氣田. 2018(06)
[5]沁水盆地南部中高階煤高壓甲烷吸附行為[J]. 韓思杰,桑樹勛,梁晶晶.  煤田地質(zhì)與勘探. 2018(05)
[6]全國煤層氣資源動態(tài)評價與可利用性分析[J]. 張道勇,朱杰,趙先良,高煖,庚勐,陳剛,焦健,劉思彤.  煤炭學報. 2018(06)
[7]超臨界條件下煤中瓦斯吸附孔徑特征[J]. 曾春林,岳高偉,霍留鵬,王賓賓.  煤礦安全. 2018(05)
[8]低階煤吸附孔特征及分形表征[J]. 周三棟,劉大錳,蔡益棟,姚艷斌,焦永艷,任世君.  石油與天然氣地質(zhì). 2018(02)
[9]伊敏褐煤不同化學組分結(jié)構(gòu)特征的紅外光譜研究[J]. 趙云剛,李美芬,曾凡桂,梁虎珍,趙月圓,相建華,李二虎.  煤炭學報. 2018(02)
[10]2種不同變質(zhì)程度煤表面化學結(jié)構(gòu)紅外光譜分析[J]. 王海燕,樊少武,姚海飛.  煤礦安全. 2018(01)

博士論文
[1]煤鏡質(zhì)組結(jié)構(gòu)演化對甲烷吸附的分子級作用機理[D]. 劉宇.中國礦業(yè)大學 2019
[2]不同變質(zhì)程度煤高溫高壓條件下甲烷擴散動力學特性研究[D]. 王林.中國礦業(yè)大學 2019
[3]CO2-ECBM中煤儲層結(jié)構(gòu)對CH4和CO2吸附/解吸影響的研究[D]. 李偉.太原理工大學 2018
[4]受載煤體-瓦斯-水耦合滲流特性研究[D]. 蔣一峰.中國礦業(yè)大學(北京) 2018

碩士論文
[1]褐煤結(jié)構(gòu)的分子動力學模擬及量子化學研究[D]. 王三躍.太原理工大學 2004



本文編號：3152670