实验结果及分析：煤层气吸附解吸规律及压裂液增产

2023-11-18 理论教育版权反馈

【摘要】：图5-5甲烷吸附量与孔隙压的关系图图5-6甲烷吸附量与孔隙压的关系图图5-7甲烷吸附量与孔隙压的关系图图5-8甲烷吸附量与孔隙压的关系图本次实验进行了吸附和解吸两个部分。

本吸附解吸实验所用煤芯来自辽河阜新矿区和五龙矿区，取其中的4个煤样进行实验。为了能够较好地研究孔隙压和围压对煤岩的不同影响，本章分别做了定围压变化孔隙压和定孔隙压变化围压两个类型的实验。

5.3.2.1　围压一定，孔隙压变化

将质量W为19.605 2g的煤芯放入岩心槽，并把煤芯槽的围压控制在1MPa，温度为20℃，甲烷在不同的孔隙压下获得不同的吸附量和解析量。根据原始的数据，得到不同煤样的吸附等温线和解吸等温线，如图5-5、图5-6、图5-7和图5-8所示。

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图5-5　甲烷吸附量与孔隙压的关系图（煤样FX1）

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图5-6　甲烷吸附量与孔隙压的关系图（煤样FX2）

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图5-7　甲烷吸附量与孔隙压的关系图（煤样FX3）

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图5-8　甲烷吸附量与孔隙压的关系图（煤样WL2）

本次实验进行了吸附和解吸两个部分。通过分析上面的曲线图可以发现，只有图5-8所示的煤样中的甲烷几乎没有吸附滞后现象，而其他3个都有不同程度的吸附滞后现象。对于吸附的滞后性已经有相关科研人员进行了研究，本章就不再进行赘述了。在这里借鉴前人的研究成果进行相关的现象解释。

颜肖慈[57]等通过研究发现滞后现象与多孔吸附剂的孔隙结构有关，并且由此总结了一定的规律：

（1）微孔吸附气体时，等温吸附和等温解吸两条曲线是重合的，并没有吸附滞后现象。

（2）一端封闭的圆柱形或者平行板形的孔隙吸附是有滞后现象的。(www.chuimin.cn)

（3）两端开口的孔也有吸附滞后现象。

（4）端口小而内腔大的墨水瓶形的孔也具有吸附滞后现象。

由本书第4章的4.1.2节对煤岩孔隙形态的分析，得知选取的阜新煤矿的煤属于细瓶颈孔隙类型，所以符合端口小、内腔大的特点，具有吸附滞后性；从本节的实验结果图5-5、图5-6、图5-7的曲线上也能看到煤岩具有吸附滞后现象，2个实验结果的是一致的，这就印证了本章的实验结果和前人研究的理论结果的一致性。

5.3.2.2　孔隙压一定，围压变化

将质量W为19.605 2g的煤芯放入岩心槽，并把甲烷气瓶的压力控制在0.2MPa，温度为20℃，在不同的围压下获得不同的解析量。W为19.605 2g，温度为20℃。如图5-9、图5-10、图5-11和图5-12所示。

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图5-9　甲烷吸附量与围压的关系图（煤样FX1）

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图5-10　甲烷吸附量与围压的关系图（煤样FX2）

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图5-11　甲烷吸附量与围压的关系图（煤样FX3）

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图5-12　甲烷吸附量与围压的关系图（煤样WL1）

由上面几个图可以看出，煤岩中甲烷的吸附量随孔隙压的增大而增加，随围压的增大而减少，这是由于当孔隙压增大时，煤岩基质内孔隙增大，使得甲烷的吸附表面积增加；而当围压增大时，受外部压力的影响，煤岩孔隙开始收缩，导致甲烷吸附内表面积减小，从中也可以得知煤层气与常规天然气的储气机理是不一样的。