煤基质甲烷扩散系数测试及其影响因素分析

赵俊龙^1,2，汤达祯^1,2，许浩^1,2，李松^1,2，陶树^1,2，翟雨阳³，梁为³，林文姬³，霍祥盛³

1. 中国地质大学(北京)能源学院2. 煤层气开发利用国家工程中心煤储层实验室3. 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司

摘 要：为准确测试煤岩甲烷扩散系数,通过采用片状煤基质作为检测样品,测试并分析了不同气体压力、煤阶与水分对甲烷扩散系数的影响。结果表明:片状样品保持了煤基质特有的空间结构,煤基质甲烷扩散系数(数量级10^-1110^-9m²/s)更符合实际;当温度一定时,无论是干燥样品、饱和水样品,还是低、中、高煤阶样品,煤基质甲烷扩散系数均随气体压力的增加而增大;而不同变质程度煤的吸附能力不同,随着煤的变质程度增加,煤岩吸附能力增强,但是煤基质的扩散系数随着变质程度增加呈现先降低后增加的趋势;水分的增加降低了基质对甲烷的吸附能力,难以形成较大浓度梯度,导致饱和水样品煤岩基质甲烷扩散系数比干燥样品低,干燥样品扩散速率快。

关键词：煤基质;扩散系数;气体压力;煤阶;水分;甲烷;