基于核磁共振的煤岩注CO2吸附置换CH4试验研究 - 郑司建; 桑树勋; 姚艳斌; 刘大锰; 刘世奇 (煤炭学报, 2022)
P618.11%F407.21; 注CO2强化煤层气开采(CO2-ECBM)过程的实质是吸附态甲烷在CO2-CH4竞争吸附作用下相变为游离态的过程,研究煤岩注CO2吸附置换甲烷的动态化相变过程对于理解CO2-ECBM微观作用机理和现场工程实施具有重要的理论意义和工程价值.基于低场核磁共振技术开展一系列不同压力状态下游离态甲烷实验,首先建立游离态甲烷核磁共振标定系数;随后选取准噶尔盆地南缘长焰煤和沁水盆地无烟煤,基于自主研发搭建的低场核磁共振CO2置换CH4装置开展不同注入压力、不同温度约束条件下CO2吸附置换CH4核磁共振实验,建立吸附态甲烷核磁共振标定系数,并定量评价不同煤阶煤样CO2注入压力及实验温度对置换甲烷微观作用机理.结果表明:煤岩甲烷吸附核磁共振T2弛豫谱呈三峰分布,从左至右分别代表了吸附态甲烷(P1峰)、颗粒间游离态甲烷(P2峰)和自由空间游离态甲烷核磁共振响应(P3峰);随着CO2注入气体压力的增大,煤岩吸附态甲烷核磁共振信号幅度明显减小;而随着CO2置换甲烷实验温度的增加,游离态甲烷核磁共振信号幅度(P2和P3峰)呈下降趋势.煤岩注CO2吸附置换CH4过程中,最大甲烷吸附量随CO2注入气体压力的变化呈明显两阶段分布特征:低压阶段,最大甲烷吸附量随CO2压力明显下降;高压阶段最大甲烷吸附量的变化趋于平缓;同时,煤储层温度的升高会降低煤样CO2置换甲烷的能力.