注热强化煤层气抽采的试验研究及工业应用

摘要：

煤层气作为煤层中主要的清洁能源,其高效抽采和利用,将有利于提高资源利用率和保障煤矿安全生产.然而,甲烷的强吸附性和煤层的低渗透性,导致煤层气的采收率特别低.基于能量守恒方程,完善了注热强化煤层气抽采的理论,在实验室和煤矿井下分别进行了注热强化煤层气抽采的试验,研究了不同条件下甲烷的解吸规律和注热对煤层气抽采的促进作用.室内试验结果表明,注水解吸、自然解吸和注热解吸3种条件下的煤样终态解吸率分别为12％、37％和81％.定量计算结果表明,自然解吸和注水解吸后的注热强化解吸,分别可以增加46％和68％的解吸率,证明了注热具有强化甲烷解吸以及解除水锁效应的作用.阳泉矿区现场试验结果表明,注热方法不仅可以提高煤层气的抽采率,还可以缩短煤层气的抽采时间.注热方法可以将煤层气的浓度和日产气量分别提高10倍和100倍,其中最大煤层气浓度和最大日均产气量分别为98％和123 m3/d.8号注热钻孔的有效注热半径超过5 m,并且注热后的抽采阶段是煤层气高效抽采时间段.研究结果可为注热强化煤层气抽采的现场应用和煤矿井下局部瓦斯的防治提供参考.

关键词：煤层气、注热强化煤层气抽采、甲烷解吸规律、有效注热半径、能量刺激

所属期刊栏目：50

分类号：TD712.6(矿山安全与劳动保护)

资助基金：国家自然科学基金51904197

在线出版日期：2023-02-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：194-205