煤炭学报

作者：张遵国, 陈毅, 唐朝, 马凯欣, 张春华,

关键词：CO2 地质封存, 等温吸附, 膨胀变形, 应变-吸附量, 变形模型, 可注性,

煤体 CO2 吸附 / 解吸特征是衡量 CO2 地质封存潜力的重要指标，煤体吸附 / 解吸 CO2 过程发 生的变形则是影响CO2可注性的重要因素。 利用自主研制的煤层高压吸附/解吸(变形)试验系统 开展了 3 种不同煤阶煤吸附量与变形量同步测试试验，分析了煤体 CO2 吸附 / 解吸变形特征，建立 了吸附 / 解吸过程应变量-吸附量关系模型以及煤样 CO2 吸附 / 解吸变形模型，探讨了 3 种煤的 CO2 可注性及 CO2 封存技术的适用性。 结果表明:3 种不同煤阶煤均具有明显解吸滞后特征，且随煤阶 升高，解吸滞后特征减弱，促使煤解吸体应变曲线由“滞后”向“超前”转变。 3 种不同煤阶煤吸附/ 解吸变形均存在各向异性。 气煤和1/3焦煤吸附/解吸变形离散性大，贫煤离散性小，各煤样吸附/ 解吸变形的离散性均随平衡压力增大逐渐减小。 相同吸附量条件下煤样吸附/解吸体应变关系为 气煤>1 / 3 焦煤>贫煤，但由于 3 种煤样吸附能力的差异，相同吸附平衡压力条件下煤样吸附 / 解吸 体应变关系为贫煤>1/3焦煤>气煤，说明煤样应变量由吸附量和膨胀变形能力综合决定。 吸附/解 吸过程煤样的应变量和吸附量呈三次函数关系，结合煤的等温吸附模型(D-A 方程)，建立了煤体 吸附 / 解吸变形模型，该模型能够精确拟合煤吸附 / 解吸 CO2 变形数据，反映煤样吸附 / 解吸变形与 吸附量及平衡压力的关系。 对比分析气煤、1/3焦煤、贫煤3种煤样的吸附/解吸特征及变形特征， 贫煤 CO2 可注性最好，更适用于间歇式注入方法提高煤层可注性;气煤则更利于 CO2 的长期储存。

来源：2022年第8期

《煤炭学报》期刊编辑部

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