CO2注气压力对瓦斯扩散系数影响规律实验研究 论文

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，研究人员选取了晋城赵庄煤矿煤样，并研究了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。通过自主研发的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，分别进行了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，置换效率越高，驱替效果越好。CH4气体驱替过程可以分为三个阶段，即先急剧增加、然后缓慢增加，最后保持平稳。在相同注气压力下，瓦斯扩散系数随时间的变化呈现出先增大后减小的规律。具体而言，在注气压力为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。

进一步的实验结果显示，不同注气压力下，CO2对CH4主要起到了驱替作用、置换吸附–解吸作用及稀释驱替作用。每个阶段的CH4气体运移情况各不相同，因此根据实验阶段合理调整注气流量和压力等参数，将有助于提高注驱技术的整体效率。研究结果对CO2深埋与瓦斯(煤层气)高效抽采具有重要的理论指导意义。如果您对注气驱替瓦斯技术在实际矿井中的应用感兴趣，建议查看这篇文章：注气驱替抽采瓦斯技术在高瓦斯突出矿井煤巷掘进中的试验。您也可以阅读注气驱替提高煤层气采收率实验研究了解更多实验数据。

对于煤层瓦斯的高效抽采，除了CO2驱替技术外，还存在其他有效方法，如在煤层气井水力压裂液氮伴注与CO2驱替技术研究中，研究了液氮与CO2的协同作用。这些方法的研究和应用对于提高煤层气采收率以及改善瓦斯抽采效率具有实际意义。