煤层气吸附过程中煤的电性特征研究

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作者张晨阳
来源西安科技大学
出版年2018
摘要
煤体吸附甲烷气体后会改变其自身的导电能力,这一能力主要是通过煤体的电阻率来表现,通过研究吸附量与电阻率的关系,可以间接地使用电阻率来反映出煤体的含气量的变化。本文主要通过煤样进行吸附/解吸实验并在此过程中测得煤样电阻率的变化情况,进而得出在吸附量不同的情况下煤样电阻率的变化规律,并对影响煤样电阻率的因素进行分析。主要得到的结论如下:对所选煤样进行工业分析,结果表明暗煤柱状样品的灰分含量要大于含镜煤条带的柱状样品,挥发分含量则是含镜煤条带的柱状样品大于暗煤柱状样品,固定碳的含量差别不大。通过手工剥离镜煤和暗煤并进行压汞实验和液氮吸附实验,结果表明暗煤的孔隙连通性较好,孔喉分布比较均匀,平均孔喉半径较大,而镜煤的孔隙连通性较差,孔喉分布均匀性不如暗煤好,且平均孔喉半径也小于暗煤。煤样在吸附过程中电阻率值会随着甲烷气体吸附量的增大而减小,刚开始减小的幅度较大,后期减小的幅度逐渐变小,符合二次函数的形式;在解吸过程中电阻率值会随着解吸的进行而出现轻微回升,符合线性函数的形式。在升压过程中,赋存于煤孔喉中的水在孔喉内壁润湿铺展,随着压力的增大,水润湿均匀化,煤样电阻率降低;在降压过程中,部分水分发生了汽化,随甲烷气体一起运移出去,使得煤样的电阻率出现轻微回升。通过对暗煤样品以及含镜煤条带样品的实验数据比较可以发现,含镜煤条带样品的电阻率要小于暗煤样品的电阻率,且镜煤含量越多,电阻率也越小,说明镜煤的电阻率是小于暗煤的。水分的存在改变了煤样的主要导电方式,并且能够很好地增强煤样的导电能力,随着含水率的增大,导电能力越强。但是随着含水率的增大,对煤样导电能力的增强作用是逐渐减小的。

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