煤润湿性及其对煤层气吸附/解吸的影响摘要
润湿性是指固体界面由固-气界面转变为固-液界面的一种现象,其好坏可用固液界面接触角大小量度。本文分析了彬长矿区、上高寨和寺河的低中高三种不同变质程度煤的润湿特征,研究了煤润湿性对含水率的影响,以这三个地区不同含水率煤样的吸附/解吸实验为依据,说明煤润湿性对煤层气吸附/解吸的影响。煤水界面接触角随着煤变质程度增高而增大,随着煤中灰分的增加而减小;可以通过表面活性剂改变液体的表面张力,进而改变煤与液体的界面接触角;对比多种表面活性剂发现,烷基单乙醇酰胺6501对降低煤水界面接触角效果最为明显。煤润湿性变好时煤的含水率会适当增加,水分子在煤表面可以和CH4分子形成竞争吸附,降低煤层气的饱和吸附量和吸附能力,不利于煤层气的吸附。同时煤润湿性变好时润湿热也会增加,润湿热会适当的供给煤层气解吸过程中所需的能量,促进煤层气的解吸。煤层气井排水降压时煤层水主要是通过微裂隙和部分孔隙流向井筒,毛细作用力是其主要阻力,相同孔隙半径的情况下润湿性好的煤层孔隙毛细作用力相对较小,有利于煤层水的排出和压降漏斗的扩展。可以利用表面活性剂降低水的表面张力和煤水界面接触角,提高排水效率和扩大压降漏斗,进而提高煤层气井的产能。
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