CO2注气压力对瓦斯扩散系数影响规律实验研究
来源期刊：煤田地质与勘探2021年第1期
论文作者：周西华 韩明旭 白刚 兰安畅 付志豪
文章页码：81 - 185
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;
摘 要：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。
周西华1,2，韩明旭1,2，白刚1,2,3，兰安畅3，付志豪1,2
1. 辽宁工程技术大学安全科学与工程学院2. 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室3. 阳泉煤业(集团)有限责任公司
摘 要：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。
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;
