基于吸附勢理論的構(gòu)造煤甲烷吸附性研究.pdf

1、煤巖甲烷吸附性影響因素很多，包括自身的因素，如孔隙、粒徑、比表面積等，還有溫度、壓力以及動力變質(zhì)作用等外界因素。但構(gòu)造煤由于自身強度低、孔隙比較發(fā)育、吸附能力強、解吸快以及滲透性低等特殊的性質(zhì)，使其成為煤與瓦斯突出根本原因，同時也是制約煤層氣抽采的關(guān)鍵因素，因此研究構(gòu)造煤中的甲烷吸附特性有重要的實際意義。
　　本文從吸附勢理論出發(fā)，結(jié)合淮南潘一礦11-2煤層煤樣的甲烷等溫吸附實驗，繪制甲烷吸附特征曲線，建立溫度-壓力綜合吸附模型，

2、并通過模型預(yù)測10℃、30℃、50℃和70℃構(gòu)造煤甲烷吸附量，同時選取鶴壁六礦、平煤八礦的不同變質(zhì)程度和破壞類型的煤以及活性炭進行甲烷等溫吸附實驗，分析實驗數(shù)據(jù)，建立甲烷吸附特征曲線，通過固定吸附體積的方法，對比這些樣品吸附特征曲線，分析不同樣品吸附勢的大小，其研究的主要結(jié)論如下：
　　（1）在室溫30℃和中低壓下條件下，煤樣的甲烷等溫吸附實驗結(jié)果表明：整體上隨著平衡壓力的增大，構(gòu)造煤比共生的原生結(jié)構(gòu)煤顯示出更強的甲烷吸附能力，構(gòu)

3、造煤甲烷吸附量更大，但兩者相差不大。在1.5Mpa以后，構(gòu)造煤的甲烷吸附能力優(yōu)勢才逐漸顯現(xiàn)。
　?。?）溫度-壓力綜合吸附模型的預(yù)測結(jié)果表明：在相同平衡壓力下，隨著溫度從10℃逐漸上升到30℃、50℃和70℃，構(gòu)造煤和原生結(jié)構(gòu)煤甲烷吸附量均下降，溫度對煤體的甲烷吸附能力影響很大；在相同溫度下，隨著平衡壓力的增大，構(gòu)造煤的甲烷吸附量整體上比原生結(jié)構(gòu)煤大，構(gòu)造煤的甲烷吸附能力要強于原生結(jié)構(gòu)煤。
　?。?）在相同變質(zhì)程度（肥煤或貧

4、瘦煤）和吸附體積下，整體上來說，隨著煤破壞程度從Ⅰ~Ⅱ類煤到Ⅳ~Ⅴ類煤，也即隨著破壞程度的增大，其甲烷吸附勢也響應(yīng)的增大，即構(gòu)造煤比原生結(jié)構(gòu)煤整體上甲烷吸附勢大，吸附能力更強，但貧瘦煤階段吸附勢相差不大，肥煤階段卻差異明顯。
　?。?）在相同的破壞類型下（Ⅰ~Ⅱ類或Ⅳ~Ⅴ類），當(dāng)吸附相體積為0.01cm3/g時，肥煤的甲烷吸附勢約10000J/mol，而貧瘦煤的甲烷吸附勢約16000J/mol，隨著變質(zhì)程度的增高（肥煤到貧瘦煤），