CO2驱替煤层CH4中混合气体渗流规律的研究
来源期刊：煤炭学报2019年第11期
论文作者：侯东升 梁卫国 张倍宁 李畅
文章页码：3463 - 3471
关键词：膨胀变形;渗透率;二元混合气体;滑脱效应;渗透率模型;
摘 要：CO2驱替开采煤层气过程中,由于CO2和CH4的竞争吸附,CO2/CH4混合气体在运移时CH4体积分数会不断发生改变,进而影响煤体变形和渗透特性。利用自主研发的三轴渗流系统,采用稳态渗流法对焦煤样进行单一组分气体（He,CH4和CO2）和不同配比的CH4/CO2混合气渗流试验。渗流过程中保持温度和体积应力（30℃、33 MPa）恒定,并利用LVDT测量煤体的轴向变形。结果表明:①He和不同配比CH4/CO2混合气的渗流过程均受滑脱效应的影响,气体渗透率随入口压力增大呈先减小后缓慢增大的变化;对于非吸附He,入口压力䥺Symbol|@@2 MPa时滑脱效应对气测渗透率的影响要远远大于有效应力效应;②在一定的体积应力条件下,不同配比CH4/CO2混合气体吸附引起的煤体膨胀应变随入口压力增加而增大,变化规律符合Langmiur方程,且在相同入口压力条件下,混合气体中CO2浓度越高,煤体膨胀应变越大;③在考虑有效应力效应、吸附膨胀应变对渗透率的动态影响以及滑脱因子b随煤体渗透率变化的基础上,建立了煤体气测渗透率理论模型,该模型能够描述不同配比CH4/CO2混合气体以及He渗透率随入口压力的变化;④随着煤储层CH4/CO2混合气体压力增大或者CO2体积分数升高,基质膨胀应变对煤体渗透率的影响逐渐减小。煤体中靠近孔裂隙的基质吸附膨胀对渗透率的影响（β）随入口压力的增加逐渐减小;CH4/CO2混合气体中CO2体积分数越高,β减小速率越大。
侯东升1,2，梁卫国1,2，张倍宁1,2，李畅1,2
1. 太原理工大学矿业工程学院2. 太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室
摘 要：CO2驱替开采煤层气过程中,由于CO2和CH4的竞争吸附,CO2/CH4混合气体在运移时CH4体积分数会不断发生改变,进而影响煤体变形和渗透特性。利用自主研发的三轴渗流系统,采用稳态渗流法对焦煤样进行单一组分气体（He,CH4和CO2）和不同配比的CH4/CO2混合气渗流试验。渗流过程中保持温度和体积应力（30℃、33 MPa）恒定,并利用LVDT测量煤体的轴向变形。结果表明:①He和不同配比CH4/CO2混合气的渗流过程均受滑脱效应的影响,气体渗透率随入口压力增大呈先减小后缓慢增大的变化;对于非吸附He,入口压力䥺Symbol|@@2 MPa时滑脱效应对气测渗透率的影响要远远大于有效应力效应;②在一定的体积应力条件下,不同配比CH4/CO2混合气体吸附引起的煤体膨胀应变随入口压力增加而增大,变化规律符合Langmiur方程,且在相同入口压力条件下,混合气体中CO2浓度越高,煤体膨胀应变越大;③在考虑有效应力效应、吸附膨胀应变对渗透率的动态影响以及滑脱因子b随煤体渗透率变化的基础上,建立了煤体气测渗透率理论模型,该模型能够描述不同配比CH4/CO2混合气体以及He渗透率随入口压力的变化;④随着煤储层CH4/CO2混合气体压力增大或者CO2体积分数升高,基质膨胀应变对煤体渗透率的影响逐渐减小。煤体中靠近孔裂隙的基质吸附膨胀对渗透率的影响（β）随入口压力的增加逐渐减小;CH4/CO2混合气体中CO2体积分数越高,β减小速率越大。
关键词：膨胀变形;渗透率;二元混合气体;滑脱效应;渗透率模型;
