低煤阶煤中甲烷扩散性能分析

孟召平¹，张贵元¹，李国庆²，刘金融¹

1. 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院2. 中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室

摘 要：甲烷在煤基质中的扩散性能是影响煤层气产出的重要储层参数。采用云南东南部地区新近系中新统小龙潭组褐煤样品,开展了低煤阶煤中甲烷等温吸附实验。基于等温吸附实验获得的吸附量与时间的关系数据,应用一元孔隙结构气体非稳态扩散模型,计算了煤中甲烷气体扩散系数,揭示了煤中甲烷扩散规律和控制机理。研究结果表明,低煤阶煤中气体扩散规律服从Langmuir方程,煤中甲烷有效扩散系数和扩散系数随着压力的增高而增大;吸附时间常数随着压力的增高而减小,服从负指数函数规律。4个实验煤样Langmuir有效扩散系数和扩散系数分别是（1.71～5.46）×10^-4 s^-1和（2.17～6.91）×10^-12 m²/s,Langmuir压力为0.63～1.97MPa。在相同温度和压力条件下,干燥煤样的有效扩散系数和扩散系数大于平衡水分煤样,随着温度的增高,其有效扩散系数和扩散系数增加,煤中气体扩散性能增强。

关键词：低煤阶煤;煤层气;吸附;扩散;影响因素;