大佛寺4号煤等量吸附热分析下载

weixin_39821526 2020-10-01 08:00:32

为探讨低阶煤煤层气吸附/解吸特征,对大佛寺4号煤进行多温度点的空气干燥基煤样和平衡水样吸附/解吸实验。根据实验结果绘制等量吸附线,由Clausius-Clapeyron方程计算得到升压(吸附)与降压(解吸)过程的吸附热。计算结果表明:平衡水煤样的等量吸附热小于空气干燥基煤样的等量吸附热,说明水分的存在不利于煤层气吸附;在相同吸附量下,降压过程吸附热大于升压过程吸附热,吸附过程中放出的热量不能满足解吸过程中所需的热量。从热力学角度分析了水分对甲烷吸附量的影响以及煤层气解吸滞后于吸附的原因。因此,在实际排采中应考虑到解吸滞后效应的影响,合理制定排采工作制度。
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为探讨低阶煤煤层气吸附/解吸特征,对大佛寺4号煤进行多温度点的空气干燥基煤样和平衡水样吸附/解吸实验。根据实验结果绘制等量吸附线,由Clausius-Clapeyron方程计算得到升压(吸附)与降压(解吸)过程的吸附热。计算结果表明:平衡水煤样的等量吸附热小于空气干燥基煤样的等量吸附热,说明水分的存在不利于煤层气吸附;在相同吸附量下,降压过程吸附热大于升压过程吸附热,吸附过程中放出的热量不能满足解吸过程中所需的热量。从热力学角度分析了水分对甲烷吸附量的影响以及煤层气解吸滞后于吸附的原因。因此,在实际排采中应考虑到解吸滞后效应的影响,合理制定排采工作制度。

为研究不同煤阶煤体润湿性对煤层气吸附/解吸的影响,采集寺河煤矿3号煤与大佛寺煤矿4号煤样品进行接触角测量及吸附/解吸实验,通过热力学计算分析等量吸附热特征。结果表明,大佛寺4号煤水润湿性远好于寺河3号煤,原因在于大佛寺4号煤为低变质长焰煤,其所含羧基、羟基等含氧官能团数量较多,同时具有物质组分亲水性好及孔裂隙较发育的优势。煤体润湿性影响煤自身含水率大小,间接影响煤层气吸附/解吸特征。大佛寺4号煤与寺河3号煤润湿性、含水率、解吸率及采收率间关系复杂,受临界含水量制约,存在温度临界点。等量吸附热对比发现煤体亲水性不利于煤层气的吸附。煤层气吸附放热远小于解吸吸热,存在解吸滞后,且解吸滞后程度随着吸附/解吸量增加而逐渐减弱,低阶煤的减弱趋势更加明显。

为研究低阶煤中含水率对不同宏观煤岩类型甲烷吸附/解吸的影响，采集大佛寺井田延安组4号煤样品并分离光亮煤与暗淡煤样品，分别采用液氮吸附、扫描电镜、接触角测定以及等温吸附/解吸等试验手段，分析煤样的物质组成、孔隙结构特征、润湿性特征、吸附/解吸等特征；并基于等量吸附热、表面自由能等热力学参数计算结果，从能量角度分析低阶煤中不同宏观煤岩类型的润湿性对甲烷吸附/解吸特征的影响。结果表明：①光亮煤的灰分、水分及氢、氧、氮元素含量低于暗淡煤，而挥发分及碳、硫元素含量高于暗淡煤；光亮煤的表面结构相对简单，接触角为56.3°，暗淡煤的接触角为51.7°，光亮煤的润湿性较暗淡煤差；②升压阶段，空气干燥基煤样的等量吸附热值大于平衡水煤样，且光亮煤的等量吸附热大于暗淡煤；降压阶段，平衡水煤样的等量吸附热小于空气干燥基煤样，暗淡煤的等量吸附热大于光亮煤。此外，无论光亮煤还是暗淡煤，降压阶段的等量吸附热均大于升压阶段的等量吸附热，表明甲烷解吸还需要从外界环境中吸收更多的能量，且降压不能促使甲烷完全解吸，甲烷解吸存在滞后性，本质是吸附和解吸过程能量的差异；③水分子易与煤基质表面断裂的化学键及煤基质内部的亲水性官能

低品位煤层气在中国具有很大的勘探和开发潜力，但目前开采水平较低。孔隙是煤层气的储存空间，因此认识其结构特征对煤层气的发展具有非常重要的现实意义。选择大佛寺4号煤层和4号上煤层样品进行注汞试验，氮吸附试验和扫描电镜分析，研究不同岩性的孔隙结构，孔喉分布和裂缝特征。低阶煤层。结果表明，大佛寺低阶煤的微孔发育较快，气孔的孔隙体积相当于杜兰。杜兰的孔喉大于病毒性喉咙，连通性更好，裂痕更发达。上四号煤的渗透能力和储层性能均优于四号煤。一般而言，研究区的上四号煤的勘探开发潜力要好于四号煤，而都灵发达的地区更有利于煤层气的开发。

大佛寺井田位于彬长矿区的南部，根据勘查钻孔显示煤层含气量低，但煤层厚度较大，煤层气资源量丰富，具有很高的开采利用价值。为了弄清该井田煤层气储藏特征，合理指导有效开采，以大佛寺井田4煤为例，通过对各地质因素与参数井含气量进行相关度分析，确定了影响4煤含气量的几个主控因素，然后依据模糊综合评价的思想建立评判体系，最后在MapGIS平台下实现数据的处理与叠加分析，完成对大佛寺井田4号煤层煤层气资源有利区的预测。研究结果表明：影响大佛寺井田4号煤层含气量的主控因素为：煤层厚度、埋深、变质程度及上下部延安组泥岩厚度，煤层气储藏最有利区、有利区、较有利区、不利区和最不利区分别占井田面积的8%、30%、40%、17%和5%。

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