煤田地质与勘探

作者：周西华, 韩明旭, 白刚, 兰安畅, 付志豪,

关键词：CO₂突破时间, 注气驱替, 驱替效率, 有效扩散系数, 沁水盆地,

煤层CH4解吸效率低、扩散慢的特点严重制约着煤层瓦斯抽采的效率，为解决低透气性煤层瓦斯抽采困难的问题，选取晋城赵庄煤矿煤样，研究不同注气压力对驱替CH4过程的影响以及驱替过程中CH4扩散系数的变化规律，利用自主研发的CO2驱替CH4试验平台，在0.6、0.8、1.0 MPa等不同注气压力条件下分别进行CO2驱替CH4实验。结果表明：驱替压力越大，达到最大CH4排放量的时间越短，CO2突破时间越快，置换效率越大，驱替效果越好；CH4气体驱替过程分为3个阶段，先急剧增加再缓慢增加最后保持平稳；在同一注气压力下，瓦斯扩散系数随时间呈先增大后减小的变化规律，注气压力为0.6、0.8、1.0 MPa时，瓦斯扩散系数的最大值分别为2.27×10-5、3.36×10-5、4.62×10-5 cm2/s。从实验结果可知，不同注气压力下，CO2对CH4主要起到驱替作用、置换吸附-解吸作用及稀释驱替作用；每个阶段的CH4气体运移情况不同，根据实验阶段合理调整注气流量、压力等参数，使注驱技术搭配更高效。研究结果对CO2深埋与瓦斯（煤层气）高效抽采具有理论指导意义。

来源：2021年第1期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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