煤炭学报

作者：姚宏波, 梁卫国, 韦婕,

关键词：复合相态CO₂, 压力分布, 渗透率, 平均孔隙压, CO₂相变,

深部煤层封存CO2过程中，注入的超临界CO2随着运移距离的增加压力逐渐降低而转变为气态CO2，这种在煤体中发生相态变化的CO2被称为复合相态CO2。复合相态CO2在煤中的压力分布特征及渗透率是影响煤层封存效果的重要因素。传统的达西渗透率以假设气体压力是线性分布为前提。然而，复合相态CO2物理性质复杂，煤体内孔隙压力线性分布的假设可能不再适用。在ø100 mm×200 mm的圆柱形无烟煤试件上，研究了不同温度(40、55、70、85 ℃)和轴压/围压(25、35、45 MPa)条件下，复合相态CO2压力分布特征及渗透率演化规律。结果表明：① 煤体内部复合相态CO2压力呈先缓后急的非线性降低趋势。实际平均孔隙压力为注入压力的0.6 ～ 0.7倍，高于传统的达西渗透率的线性平均假设值。② 基于修正的平均孔隙压力计算得到的复合相态CO2渗透率值与传统达西定律计算值之间的差值随着轴压/围压和温度的升高逐渐减小至20%以下。③ 在煤体热膨胀、CO2解吸及黏度的综合影响下，复合相态CO2渗透率随着温度呈先降低后增大的变化趋势。④ 当超临界CO2注入时，随着孔隙压力的降低，内部渗透率呈U形变化，最小值出现在CO2相变区。气态CO2渗透率随着孔隙压力的升高而降低，而超临界CO2渗透率随着孔隙压力的升高而增大，这是吸附膨胀与有效应力共同作用的结果。

来源：2025年第7期

《煤炭学报》期刊编辑部

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