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。为了解决低透气性煤层瓦斯抽采困难的问题，研究团队选取了晋城赵庄煤矿的煤样，探讨不同注气压力对驱替CH₄过程的影响及其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。对于注气驱替提高煤层气采收率的进一步研究可以参考这里。

在实验过程中，CH₄气体驱替过程分为三个阶段：急剧增加、缓慢增加和保持平稳。在同一注气压力下，瓦斯扩散系数随时间先增大后减小。当注气压力分别为0.6、0.8、1.0 MPa时，瓦斯扩散系数的最大值分别达到了2.27×10⁻⁵、3.36×10⁻⁵、4.62×10⁻⁵ cm²/s。这一发现表明，在不同注气压力下，CO₂不仅主要起到了驱替作用，还包括置换吸附–解吸作用及稀释驱替作用。这些作用在不同阶段对CH₄的运移情况影响显著，因此根据实验阶段合理调整注气流量和压力等参数，可以使注气驱替技术更加高效。