煤岩超临界CO₂吸附机理及表征模型研究进展

韩思杰^1,2，桑树勋^1,2

1. 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室2. 中国矿业大学资源与地球科学学院

摘 要：深部不可采煤层的CO₂地质封存作为CCS技术的重要方向,有望成为温室气体减排与煤层气高效开发的可行性手段。近年来随着我国CO₂-ECBM工程探索逐渐向深部煤层进军,超临界CO₂与煤岩的相互作用受到越来越多的关注。煤层的CO₂地质封存能力主要取决于煤岩的吸附能力,煤岩超临界CO₂吸附作用的研究成为CO₂-ECBM的重点研究领域之一。本文梳理了大量煤岩超临界CO₂吸附实验结果与模型,指出超临界CO₂密度变化是过剩吸附曲线异常的原因,论述了水分、显微煤岩组分、煤阶、温度与孔隙尺寸对超临界CO₂吸附能力的影响机理;总结了煤中超临界CO₂吸附速率在不同压力、温度、粒径及煤阶中的变化规律;在前人关于不同孔径孔隙中的不同吸附行为研究的基础上,凝练了煤中超临界CO₂的孔隙选择效应模式,认为超临界CO₂的非凝聚性与高密度特征是形成煤岩多尺度孔隙中不同吸附行为的原因;分析指出了今后煤岩超临界CO₂吸附作用研究可能的发展方向。本文旨在评述煤岩的超临界CO₂吸附的相关研究进展,为深化认识煤岩超临界CO₂吸附机理与表征模型提供基础和启示。

关键词：超临界CO2;煤岩吸附;吸附模型;孔隙选择效应;吸附动力学;