注气驱替煤层甲烷过程中煤基质差异膨胀效应实验研究

注气技术是提高煤层甲烷采收率的有效方法。申请者完成的前一个国家自然科学基金项目，开展了混合气体吸附/解吸实验以及注气置换煤层甲烷实验，分析了注入气体组分和浓度对煤层甲烷置换效果的影响关系。将工厂排出的烟气注入到深部煤层中，既可以提高煤层甲烷的采收率，还可以达到减少温室气体排放的效果。但是，CO2注入引起的煤基质膨胀，使得煤储层的渗透率降低，消弱了该项目的可操作性。申请者拟通过本项目的研究，测试分析不同煤级煤样对CH4、CO2与N2等单组分气体及其不同比例的混合气体吸附过程中造成的煤基质差异膨胀效应，并将这种差异膨胀效应与相应气体组分对煤层甲烷的置换效果进行系统的对比研究。分析不同比例混合气体的注气置换效果和差异膨胀效应的最佳耦合关系，从而确定不同煤级煤储层注气驱替时的最佳气体比例。通过该项目的研究，不仅可以为高效开发煤层甲烷奠定理论和技术基础，对于在深部煤层中进行CO2埋存也具有指导意义。