煤炭学报

作者：郑司建, 桑树勋, 姚艳斌, 刘大锰, 刘世奇,

关键词：煤层气, 核磁共振, CO2 -ECBM, 甲烷吸附能力, CO2 地质封存,

注 CO2 强化煤层气开采( CO2 -ECBM) 过程的实质是吸附态甲烷在 CO2 -CH4 竞争吸附作用 下相变为游离态的过程，研究煤岩注 CO2 吸附置换甲烷的动态化相变过程对于理解 CO2 -ECBM 微 观作用机理和现场工程实施具有重要的理论意义和工程价值。 基于低场核磁共振技术开展一系列 不同压力状态下游离态甲烷实验，首先建立游离态甲烷核磁共振标定系数;随后选取准噶尔盆地南 缘长焰煤和沁水盆地无烟煤，基于自主研发搭建的低场核磁共振 CO2 置换 CH4 装置开展不同注入 压力、不同温度约束条件下 CO2 吸附置换 CH4 核磁共振实验，建立吸附态甲烷核磁共振标定系数， 并定量评价不同煤阶煤样CO2注入压力及实验温度对置换甲烷微观作用机理。 结果表明:煤岩甲 烷吸附核磁共振 T2弛豫谱呈三峰分布，从左至右分别代表了吸附态甲烷(P1 峰)、颗粒间游离态甲 烷(P2 峰)和自由空间游离态甲烷核磁共振响应(P3 峰);随着 CO2注入气体压力的增大，煤岩吸附 态甲烷核磁共振信号幅度明显减小;而随着 CO2 置换甲烷实验温度的增加，游离态甲烷核磁共振信 号幅度(P2 和 P3 峰)呈下降趋势。 煤岩注 CO2 吸附置换 CH4 过程中，最大甲烷吸附量随 CO2 注入 气体压力的变化呈明显两阶段分布特征:低压阶段，最大甲烷吸附量随 CO2 压力明显下降;高压阶 段最大甲烷吸附量的变化趋于平缓;同时，煤储层温度的升高会降低煤样 CO2 置换甲烷的能力。

来源：2022年第10期

《煤炭学报》期刊编辑部

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