构造煤甲烷吸附表面能研究

煤的表面能是致使煤具有吸附性差异的根本原因。通过分析动力变质作用对构造煤结构和组分的影响,借助甲烷等温吸附实验,计算了不同温度下随着压力增大,原生结构煤和构造煤吸附甲烷的煤表面能的变化情况,并从构造煤动力变质角度分析了其表面能变化的原因。结果表明:动力变质作用对构造煤结构和组分改造作用明显,构造煤比共生的原生结构煤微孔隙更发育,吸附能力更强;计算结果也表明,随着温度的升高和压力的增大,构造煤吸附甲烷的表面能降低值均大于共生的原生结构煤,构造煤吸附甲烷的能力更强。      

中国长焰煤物性特征及其煤层气资源潜力

为了评价我国长焰煤储层煤层气开发前景,对全国范围内的34个长焰煤煤样(测试18个,收集16个),进行了煤岩组分、平衡水分、工业分析和物性特征分析,以及等温吸附实验和煤表面能计算。结果表明:长焰煤的平衡水分、干燥无灰基挥发分、空气干燥基水分随煤化程度的增加而减少,孔隙率随煤化程度增大而增大,且孔容分布不均,大孔最多,约占40%,孔比表面积以过渡孔和微孔占绝对优势,二者约占97%;长焰煤的朗缪尔体积随惰质组含量的增加而趋于增大,随镜质组含量的增加呈减少趋势,且煤表面能ΔγL和朗缪尔体积均随煤化程度的增加而增大,随温度的升高而减小,煤表面能对甲烷吸附控制作用明显。估算全国2 000 m以浅长焰煤煤层气资源量为4.3万亿m3,长焰煤孔隙率高,孔径结构分布连续,且连通性较好,其煤层气资源具有开发潜力。当前我国低煤级煤层气尚未取得规模性商业开发的突破,为低煤级煤层气开发提供了长焰煤储层的基础研究,指明了其物性特征及优势,梳理了不同区域的长焰煤煤层气资源,对低煤级中长焰煤煤层气开发具有一定指导意义。     

我国焦煤煤层气资源潜力及其物性特征

我国2 000 m以浅的焦煤煤层气资源量约1.214 7×1012 m3,占全国煤层气总资源量的3.3%,主要分布在华北、西北和西南等三大含气区。为了评价我国焦煤煤层气资源潜力,收集和测试了全国范围内的82件焦煤煤样的煤岩、煤质、工业分析、压汞实验和等温吸附实验数据,研究结果表明:随着煤化程度的增加,焦煤碳元素质量分数增加,而挥发分、氧元素和氢元素逐渐减小,且氧元素减少的速度大于氢元素;焦煤大孔、小孔和微孔较为发育,中孔发育较差;比表面积主要集中在小孔和微孔,大孔和中孔对比表面积的贡献甚微;焦煤孔隙度和总孔容与煤阶之间显示出"U"型关系,当1.20%max<1.40%时,焦煤的孔隙度和总孔容随着煤化程度的增加而减少,在R_max=1.40%附近孔隙度和总孔容达到最低值,当1.40%max<1.70%,孔隙度和总孔容随着煤化程度的增加而增大;焦煤饱和吸附量平均约20.79 cm3/g,Langmuir压力随着煤化程度的增加而减小,Langmuir体积随着煤化程度的增加而增加。