不同CO_(2)注入温度置换驱替CH_(4)特性试验研究

注气温度是煤层注气促抽瓦斯的关键技术参数,为研究CO_(2)注入温度对CH_(4)驱替量的影响规律,采用自主研发的CO_(2)置换驱替CH_(4)试验系统,开展CO_(2)注入温度为40、50和60℃的置换驱替CH_(4)试验,研究CO_(2)置换驱替CH_(4)过程中煤层温度、气体浓度、驱替效率、CO_(2)封存量与CH_(4)解吸量等变化规律。结果表明:注气温度是影响CH_(4)解吸量与CO_(2)封存量的关键因素,提高注气温度可以能够驱替出更多的CH_(4)并储存更多的CO_(2);CO_(2)注入温度越高,CO_(2)突破时间越短,注气温度为40、50、60℃时CO_(2)的突破时间分别为107、73.8和57.5 min,出口CO_(2)体积分数达到99.99%所需时间越短,相同注气时间内解吸CH_(4)体积量和CO_(2)封存量越多;注气温度由40℃升至60℃时,煤层CH_(4)累计解吸量分别为6.43、6.57和6.71 cm^(3)/g,CH_(4)产出率提高了2.1%~4.3%,煤层累计封存CO_(2)解吸量分别为17.39、17.99和17.41 cm^(3)/g;注气驱替CH_(4)过程中煤层吸附CO_(2)起占主要地位,随着注气时间的增加,煤层温度升高,可分为缓慢升温、急剧升温和缓慢降温阶段,且缓慢升温阶段随着CO_(2)注入温度升高而明显“滞后”,表现为“逐渐驱替”效应,煤层温度最高变化量分别为10.5、11.4和11.3℃;运移速率随CO_(2)注入温度的升高而增大,分别为0.00653、0.00781和0.00886 cm/s,运移速率提高了19.6%~35.7%;相同注气温度下,驱替效率随注气时间增加逐渐增大,且注气温度越高,相同注气时间内驱替效果越明显,试验结束时的驱替效率分别为88.49%、90.93%和91.7%,驱替效率可提高2.44%~3.21%。

温度冲击作用对无烟煤甲烷吸附-解吸特性影响的试验研究

无烟煤具有甲烷吸附性强解吸率低的特点,为了提高无烟煤中煤层气的抽采效率,选用温度冲击作为改性方法。采用SN-GDCJ-150高低温冲击试验箱对无烟煤样进行了温度冲击改性试验,试验方案为4因素4水平组成的16组正交试验方案。所选取的4因素4水平为高温温度50、100、150、200℃;低温温度-10、-30、-50、-70℃;作用时间10、30、50、70 min;循环次数1、3、5、7次。将正交试验方案中各试验方案的高温温度和低温温度的温差与试验所用的高低温冲击试验箱的温度转化时间(10 s)相除,得出各试验方案所对应的升降温速率,以便进一步分析温度冲击改性试验中升降温速率(温差)、高低温作用时间、循环次数对无烟煤甲烷吸附-解吸特性的影响规律,并从表面特性和孔隙结构方面研究其机理。研究结果表明:温度冲击改性样与无烟煤原样相比,在不同水平的升降温速率、作用时间和循环次数作用下,无烟煤对甲烷的最大吸附量均减小,Langmuir压力均增大,最大解吸量和扩散系数均增大,且影响效果的顺序为:升降温速率>作用时间>循环次数。温度冲击改性样与无烟煤原样相比,在表面特性方面,煤-水接触角减小,表面能增大,极性含氧官能团(—OH)数量增多,甲基(—CH_(3))和亚甲基(—CH_(2))数量减小;在孔隙结构方面,孔隙发育明显,微孔数量减少,平均孔径和孔容增大,比表面积减小。

我国煤层气产业政策现状研究

我国煤层气资源十分丰富,煤层气资源量居世界第三位,全国埋深2000m以浅的煤层气资源量达36.80万亿m^3。但我国煤层产量和煤矿井下瓦斯抽采利用率均很低,2015年我国煤层气产量44亿m^3,煤矿瓦斯抽采量为136亿m^3,抽采利用率仅为35.3%。统计数据表明,"十二五"期间我国煤层气产业快速发展,煤层气产量和煤矿瓦斯抽采量快速增长;进入"十三五",煤层气产业则进入停滞状态。从价格、税收、财政补贴、资源管理、科技创新、对外合作等六个方面对我国现行的煤层气政策进行分析研究,并对现行政策存在的问题进行了分析,从财政补贴、税收、关键技术研究和核心技术装备研发、环保等方面提出了一些建议。