太原理工大學提出兩項提高煤層滲透率增產(chǎn)技術(shù)

近日，太原理工大學原位改性采礦教育部重點實驗室主任梁衛(wèi)國在《能源和燃料》期刊撰文，系統(tǒng)闡述了利用注入能量提高煤層氣采收率的理論，從能耗的角度分析了煤層中甲烷的解吸和運移，并提出了兩種提高煤層滲透率的新型增產(chǎn)技術(shù)，即超臨界二氧化碳壓裂和注蒸汽熱壓裂。

煤層氣是存在于煤層中的一種主要清潔能源。目前煤層氣的回收率非常低，這是由甲烷在煤的孔隙和裂隙上的強吸附及煤層低滲透性所致。文章介紹和分析了超臨界二氧化碳提高煤層氣采收率的實驗研究和相關(guān)結(jié)果。結(jié)果表明，隨著有效應(yīng)力的增加，四種不同級煤樣中超臨界二氧化碳的滲透率以負指數(shù)函數(shù)的形式降低。深部高煤階煤層的超臨界二氧化碳輸送能力低于淺部低煤階煤層。

研究者通過對焦煤中二氧化碳與甲烷的總滲透率進行的實驗發(fā)現(xiàn)，隨著二氧化碳含量的增加，滲透率以對數(shù)函數(shù)的形式降低。與氣態(tài)二氧化碳相比，超臨界二氧化碳在煤層中具有更高的輸送能力，在含甲烷的合成體系中，總滲透率隨其含量的增加而降低。超臨界二氧化碳強化煤層氣回收實驗表明，如果將生產(chǎn)氣體中每種含量的50%定義為經(jīng)濟生產(chǎn)的閾值，則四種煤階煤樣的經(jīng)濟生產(chǎn)時間不同。氣煤和無煙煤的經(jīng)濟生產(chǎn)所需時間比低階的弱黏結(jié)煤要長。

此外，研究還表明，不同煤階煤具有不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和輸送特性。然而，超臨界二氧化碳可以通過改變孔隙體積或孔隙和裂隙結(jié)構(gòu)改變不同煤種的原始結(jié)構(gòu)。該研究對于提高清潔能源煤層氣回收率和深部煤層地下溫室氣體長期穩(wěn)定封存具有重要意義。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c04026