低煤阶镜煤和暗煤甲烷吸附解吸过程的热力学特征摘要
为深化煤层气吸附解吸机理认识,探索提高煤层气采收率的新思路,以鄂尔多斯盆地彬长地区大佛寺4#煤层镜煤和暗煤为研究对象,通过煤岩显微组分分析、工业分析、元素分析、吸附解吸以及覆水条件下煤层气解吸过程模拟等实验,对比分析低煤阶镜煤和暗煤吸附解吸特征差异,并计算二者的吸附热,阐明吸附解吸过程中能量传递规律。结果 表明:(1)无论是镜煤还是暗煤样品,甲烷吸附解吸过程中都存在解吸滞后现象,温度越高,煤对甲烷的最大吸附量和相同压力下的吸附量都降低,并且甲烷相对容易解吸。(2)甲烷吸附过程放出的热量小于解吸过程吸收的热量,解吸需要从体系中吸热,并且甲烷在镜煤中吸附时放出的热量较在暗煤吸附时的大,故镜煤更容易吸附甲烷。解吸初期,镜煤中甲烷解吸时所需补充的能量较暗煤大,更难解吸,但随解吸作用的进行,趋势逐渐逆转。(3)煤层覆水排采解吸模型为井筒排水降压湍流产生—孔喉水外移(孔降压)—孔侧水分汽化—蒸汽吸附置换甲烷—游离甲烷溶解—持续降压产生压力梯度—空化作用—甲烷沿压力梯度汇入井筒产出。
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