煤层气解吸滞后特征分析

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第五章煤层气储层压力、吸附、解吸特征

第二节煤储层的吸附特征
吸附方式：物理吸附，范德华力吸附方式：物理吸附，吸附模型：单层吸附，多层吸附，吸附模型：单层吸附，多层吸附，容积充填理论一、朗格缪尔理论
Vm bp VL p abp V= = = 1 + bp 1 + bp p + p L
VL或Vm或a—最大吸附量；最大吸附量；最大吸附量 VL 、PL——朗格缪尔体积朗格缪尔体积和压力，等于1 和压力，PL等于1／b
C D A Fv 恒温水浴 B
加湿器
水浴温度显示器数据采集系统
四、多相介质煤岩体的吸附特征
（一）气相多组分吸附特征
Q/cm ·g 24 16 8 0 0 6 12 18 p/MPa 24 30
3 -1
CH4+CO2+N2
CO2 CH4+CO2 CH4 CH4+N2 N2
（二）多相介质的吸附特征
V实—实测甲烷含量；实测甲烷含量；实测甲烷含量 S实—含气饱和度。含气饱和度。含气饱和度 V—理论含气量，m3/t 理论含气量，理论含气量 VL—Langmuir体积，m3/t；体积，体积； PL—Langmuir压力，MPa；；压力，压力；； P—煤储层压力，MPa；煤储层压力，煤储层压力；
40 35 30 VL,daf ／m 3 . t-1 25 20 15 10 5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 R o ， max ／％ y 1 = 7.9593x + 3.9913 r = 0.89 y 2 = -6.5863x + 61.122 r = 0.97
第三节等温吸附曲线的应用
二、储层压力状态

煤层气的解吸_吸附机理研究综述_刘曰武

[基金项目]　本研究得到国家重大专项“大型气田及煤层气开发”专项支持,课题编号2009ZX05038001。

[作者简介]　刘曰武,男,研究员,主要从事渗流力学及油气藏工程方面的研究。

煤层气的解吸吸附机理研究综述刘曰武1　苏中良1　方虹斌2　张钧峰1(1.中国科学院力学研究所　北京100190;　2.同济大学航空航天与力学学院　上海002650) 摘要　通过对国内外制约煤层气开发的因素和能源需求的分析,指出了研究煤层气的解吸吸附机理的意义。

通过分析国内外解吸吸附机理的研究历史和现状,将煤层气的解吸吸附机理归纳综合为单分子层吸附和多分子层吸附两大类;将煤层气的解吸吸附机理模型归纳为五类,即Lang -muir 等温吸附及其扩展模型、BE T 多分子层吸附模型、吸附势理论模型、吸附溶液模型和实验数据拟合分析模型等。

对影响煤层气解吸吸附的因素,如煤层的性质、孔隙性结构、煤层气的组分、压力条件和温度条件等进行了详细的分析说明指出,解吸吸附机理未来研究的重点方向是在考虑目前已认识的复杂因素条件下,以研究煤层气吸附状态和煤层气的解吸动态过程为主,尤其是甲烷与水和煤层中碳分子的结合与分离的方式。

关键词　煤层气　解吸吸附　机理　模型0　引　言我国是一个煤炭资源大国,煤层气资源也极为丰富[1-2]。

但从目前我国绝大多数煤层气井产量低、产量递减快的状况看,制约我国煤层气开发的主要原因有如下几个方面:(1)我国煤层气资源条件比较复杂。

我国的煤层气资源赋存条件差,虽然煤层含气量较高,但储层特征表现为低压、低渗、低饱和度,解吸速度慢,从而导致煤层气的解吸及运移困难。

(2)适合我国复杂地质特征的钻井、完井、压裂和排采等核心技术还不够完善。

如何扩大解吸体积、提高解吸速度,是未来一段时间要克服的关键问题之一。

(3)目前国内还没有成熟的煤层气开采理论。

美国开采煤层气的成功经验多适合透气性好、含气量高的饱和煤层气藏,而不适合我国煤层气赋存的特点。

煤体结构对煤层气吸附-解吸及产出特征的影响

煤体结构对煤层气吸附-解吸及产出特征的影响摘要：本文旨在探讨煤体结构对煤层气的吸附-解吸及产出特征的影响。

通过实验研究，结果表明，煤体结构对煤层气吸附-解吸及产出特征具有重要意义，主要体现在以下几个方面：1）小粒径煤体表面纳气（吸附）能力强，对于吸附和解吸有重要影响；2）煤体的结构类型、孔隙侵蚀和水分含量会影响煤层气的产出特征；3）气体流动性能与孔隙尺寸大小有关；4）煤体的结构特征会影响煤层气的吸附-解吸及产出特征。

本文研究结果为开发煤层气提供了理论基础。

关键词：煤体结构；煤层气；吸附-解吸；产出特征正文：煤体结构是影响煤层气吸附-解吸及产出特征的重要因素，通常由煤体的外部特征（如结构类型、粒度、水分含量等）和内部特征（如孔隙径、孔隙空间结构和气体流动性能等）两个方面来描述。

1. 对于煤体的小粒径，表面积比大粒径煤体更大，可以有效地提高吸附和解吸能力。

实验证明，当粒径小于0.05mm时，煤体的吸附-解吸特征变化较大。

2. 煤体的结构类型、孔隙侵蚀和水分含量均会影响煤层气的产出特征，孔洞类型越多越复杂，产出率越高；水分含量越高，煤体的渗透性越强，可以有效降低煤层气的产出。

3. 气体流动性能与孔隙尺寸大小有关，孔隙尺寸小时，气体流动受到阻碍，影响煤层气的产出。

4. 最后，煤体的结构特征会影响气体的分布，同时也会影响煤层气的吸附-解吸及产出特征。

结论：煤体结构对煤层气的吸附-解吸及产出特征具有重要意义，因此，我们在建立煤层气模型和研究煤层气资源开发时应将其作为一个重要参考因素。

本文还探讨了另外两个因素对煤层气吸附-解吸及产出特征的影响，即压力和温度。

在实验条件下，压力的升高会增加吸附量，但也可能减少吸附特性的稳定性；温度的升高会提高解吸速率，从而改变吸附-解吸平衡点。

此外，随着温度的升高，气体的渗透度也会增加，结果会促进分布均匀的气体流动。

同时，压力和温度也会直接影响煤层气的产出。

实验研究表明，在某些情况下，随着压力的降低，煤层气的产出会减小，而温度的升高会提高煤层气的产出。

实验四煤储层的解吸特征

实验四煤层气的解吸特征一、实验目的掌握解吸法测试煤层气含量的方法；掌握损失气（逸散气）的推算方法；掌握吸附时间的计算方法。

二、实验内容1、逸散气量（损失气量）的推算逸散气量（损失气量）与取心至样品密封解吸罐中所需时间有关，取心、装罐所需时间越短，则计算的逸散气量（损失气量）越准确。

当逸散气量（损失气量）不超过总含气量的20%时，直接法所测的含气量比较准确。

解吸气和逸散气（损失气量）是煤层气的可采部分，因此准确测定逸散气（损失气量）至关重要。

美国矿业局采用的直接法计算逸散气的理论依据是：煤体内的空隙是球形的，且孔径的分布是单峰的，气体在孔隙中的扩散是等温的且服从菲克第一定律，所有孔隙中气体的初始浓度相同，球体的边界处浓度为零。

则解吸最初几个小时释放出的气体与解吸时间的平方根成正比，总的解吸量可由下式表示：01t t a V V ++=总式中：总V —总解吸量，ml ；1V —逸散气量，ml ；a —系数；t —解吸罐解吸时间，min ；0t —逸散时间，min 。

令0t t T +=，则上式写为：aT V V +=1总其中实测解吸气量aT V =2。

由此在解吸气量与时间的平方根的图中（一般取前10个点），反向延长到计时起点，即可估算出逸散气量（图4-1）。

图4-1 逸散气量的估算直接法的计时起点与钻井液类型有关，对于气相或雾相取心，假设取心筒穿透煤层即开始解吸，损失时间（逸散时间）为取心时间、起钻时间和样品到达地面后密封在解吸罐中之前时间的总和。

对于清水取心，假设当岩心提到距井口一半时开始解吸，这种情况下，损失时间为起钻时间的一半加上地面装罐之前的时间。

2、吸附时间的计算吸附时间通常由煤样的自然解吸实验（美国的直接法）来确定。

1）计算累计达到总解吸气量的63.2%时所对应的气体体积V 63.2%=总解吸气量（STP ）×63.2% 2）计算累计达到总解吸气量的63.2%时所对应的时间在煤样的自然解吸实验中找到该样品累计达到总解吸气量的63.2%时所在的时间区间t 1和t 2，其所对应的累计解吸量为V t1和V t2，则：121%2.63121)(t t t V V V V t t t --⨯-+=τ三、实验报告根据煤样的自然解吸实验（美国的直接法，表4-1，煤层段为清水钻进）推算损失气（逸散气）含量和计算吸附时间。

不同含水及负压条件下煤层气等温吸附解吸规律

不同含水及负压条件下煤层气等温吸附解吸规律
煤层气等温吸附解吸规律是关于不同含水及负压条件下煤层气的吸附
解吸特性的一种定律。

它对于评价煤层气储层的渗流效率，及其与藏
层岩性特征的关系有着重要作用。

下面结合NSLQ（模型名称）等模
型分述煤层气等温吸附解吸规律:
1、吸附等温规律：煤层吸附容量随着负压和含水量的变化而变化，如果负压趋于0且/或含水量较高，煤层气会有较大的吸附容量；而负压
较大或含水量较低，煤层抽取的气体会减少，从而使吸附容量减少。

2、解吸等温规律：煤层气的解吸规律与吸附规律类似，当负压较大时，煤层气抽取容量会减少，而当负压趋于0且/或含水量较高时，煤层气
抽取容量会增加。

3、NSLQ模型等温规律：NSLQ模型研究发现不论是吸附还是解吸，
当当温度较高时，煤层气的吸附容量和解吸容量会增加，当温度较低时，吸附容量和解吸容量会减少。

4、煤层气吸附解吸动态变化：煤层气蕴藏储层的吸附和解吸是动态的，随着负压的变化，会造成吸附解吸状态的变化，负压较大时让煤层吸
附状态越来越强烈，而负压趋于0时驱动煤层气向外释放。

5、含水率、负压与吸附解吸：煤层气吸附解吸受负压和含水量影响较大。

上述模型研究表明，当含水量低时，煤层气吸附容量减少；负压越大，煤层气的吸附量越强；当含水量较高时，煤层气获取的吸附量和解吸量增加。

以上就是关于不同含水及负压条件下煤层气等温吸附解吸规律的相关研究内容，可以帮助我们更好的理解煤层气的储量及渗流能力，提高煤层气藏层的开发利用效率。

煤层气解吸滞后定量分析模型

煤层气解吸滞后定量分析模型亓宪寅;杨典森;陈卫忠【摘要】针对煤解吸滞后过程解、吸附量和速度变化特征,提出了煤层气解吸滞后定量分析模型.根据煤解吸滞后现象分析,结合“墨水瓶”理论,通过引入滞后因子α,提出了煤吸附-解吸模型,揭示了煤吸附-解吸过程质量变化的解吸滞后机理;通过比较解、吸附过程速度,提出了考虑煤基质吸附-解吸过程孔隙率变化的扩散方程,该方程中扩散系数直接可以反映吸附-解吸过程时间异步问题.基于Comsol计算平台,实现了煤层气解吸滞后定量分析模型的数值求解.数值模拟结果显示不同煤阶煤样的等温吸附实验数据验证了α值的合理性,拟合数据表明随煤阶提高,α值越大,解吸滞后程度越大;吸附-解吸过程中扩散系数的变化趋势相反,吸附过程中扩散系数随时间减小,吸附速率随时间减小,解吸过程中,其值随时间增大,解吸速率随时间增大,通过扩散系数得到的解、吸附速率变化趋势与实验室结果一致,证明了此参数的合理性,进而可用来分析解吸滞后现象在时间上的变化趋势.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)0z2【总页数】7页(P475-481)【关键词】煤;解吸滞后;双扩散模型;滞后因子;扩散系数【作者】亓宪寅;杨典森;陈卫忠【作者单位】中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉430071;长江大学岩土力学与工程研究中心,湖北荆州434023;中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉430071;中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室,湖北武汉430071;山东大学岩土与结构工程研究中心,山东济南250061【正文语种】中文【中图分类】P618.11目前在煤层气开采领域，普遍认为煤的吸附和解吸过程是完全可逆的，然而大量的实验和生产资料证明，部分煤体存在解吸滞后现象，即解吸等温线总位于吸附等温线上方，吸附与解吸过程不同步，实际排采过程中应遵循煤的解吸曲线。

煤层气解吸传质模式与高效开发关键技术及应用

煤层气解吸传质模式与高效开发关键技术及应用下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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实验五煤储层的解吸特征【中国矿业大学《煤层气地质学》(傅教授课件)】

实验五煤储层的解吸特征煤储层的三元孔、裂隙结构决定了煤层甲烷解吸动力学的阶段性，在排水降压作用下，煤储层宏观裂隙内压降较快，显微裂隙、大孔隙次之，而微孔隙则压降缓慢。

当储层压力低于临界解吸压力以后，甲烷首先在宏观裂隙内开始解吸，然后依次是显微裂隙、大孔隙、微孔隙。

煤层甲烷不断由吸附相变成游离相。

解吸与吸附作用几乎是完全可逆的过程，同样可用Langmuir 等温吸附定理来描述。

当煤储层压力降低到一定程度，煤中被吸附的甲烷开始与微孔表面分离，这个过程叫解吸。

解吸是煤中吸附气由于储层压力降低而转变成游离气体的过程，在压降过程中，吸附/解吸动态平衡结果是造成吸附量减少。

煤储层解吸特性常用可解吸率或可解吸量和解吸速率来衡量，解吸总量由阶段解吸量组成，解吸速率往往采用吸附时间来定量表示。

一、解吸率与解吸量我国煤层气井和美国煤层气解吸资料由3部分构成，即逸散气量、解吸气量（解吸至一周内平均每天小于10cm3时为止）、残余气量。

逸散气量、解吸气量之和为可解吸量，其与总含气量之比称为可解吸率。

我国前期煤田地质勘探资料，瓦斯（煤层气）解吸资料多由四部分构成，即损失气量（V1）、现场两小时解吸量（V2）、真空加热脱气量（V3）和粉碎脱气量（V4）。

通常，将损失气量与解吸气量之和与总气量之百分比称为解吸率，解吸率与该深度下实际含气量的乘积称为解吸量。

沁水盆地中南部煤储层的解吸特性变化较大，煤层甲烷解吸率分布范围为15.6 ～68.0%（表5-5），平均为37.82%，其中，3煤解吸率、解吸量基本上随埋深增加而增大（图5-16）；15煤在埋深500m左右解吸率最高（图5-17）。

层域上，15煤解吸率、解吸量大于3煤，3煤平均解吸率为30.9%，15煤平均为37.8%，区域上，屯留、大宁解吸率最低，樊庄次之，但大宁、樊庄、屯留井田含气量大，二、吸附时间吸附时间表示甲烷通过煤基质块进入裂隙的扩散时间。

由罐装煤样解吸实验求得，定义为实测解吸气体体积累计达到总解吸气量（STP：标准温度、压力）的63%时所对应的时间。

不同温度下煤层气吸附解吸特征的实验研究

西安科技大学硕士学位论文不同温度下煤层气吸附/解吸特征的实验研究姓名：王鹏刚申请学位级别：硕士专业：矿产普查与勘探指导教师：马东民@论文题目：不同温度下煤层气吸附/解吸特征的实验研究专业：矿产普查与勘探硕士生：王鹏刚（签名）指导教师：马东民（签名）摘要煤层气吸附/解吸机理的研究是煤层气开发技术发展的关键理论。

在长期的等温吸附/解吸实验研究中我们发现，增压吸附与降压解吸过程中，随着压力变化实验对象的自由空间皆伴随温度的变化；吸附过程与解吸过程相同压力平衡点自由空间的温度变化量存在差异。

煤层气的开采现场，基本地质条件、工艺技术、排采制度相同的两口生产井产气能力差别很大。

尤其是不同季节进行压裂作业的垂直井，由于大量的前置液以微小的温度差异进入煤层，相邻两口井产气时间有时相差3月之久。

这些都说明了煤层气吸附/解吸过程中有温度效应。

温度对于煤层气吸附/解吸作用的影响，属于当前煤层气研究的盲区，需要专门来做实验进行分析。

论文通过3个煤样在系列温度点的等温吸附/解吸实验，得到不同阶煤煤样的等温吸附/解吸曲线，利用Langmuir模型拟合吸附实验数据，Weibull模型拟合解吸实验数据，并根据Clausius-Clapeyron方程计算吸附/解吸过程的吸附热，以此分析煤层气吸附/解吸的热效应机制，而后总结了温度对煤层气吸附/解吸的影响。

主要结论为：（1）采用Langmuir模型能够较好的描述等温吸附实验数据，而对于等温解吸过程，Weibull模型是目前最好的模型；（2）增压吸附是一个持续放热的过程，吸附量越大，放出热量越大；解吸作用是非自发的吸热过程，吸收热量小于吸附过程同平衡压力点放出的热量，解吸过程促使储层温度降低，抑制了解吸作用的持续进行；（3）随着温度的升高，解吸率增大，温度升高促进了解吸作用。

在3.5~5Mpa中高压阶段，温度增高比压力降低对解吸作用的影响更敏感。

而此压力范围属于排采的排水阶段，对排采制度的制定十分重要。

煤层气吸附与解吸可逆性实验研究

煤层气吸附与解吸可逆性实验研究谢勇强1,彭文庆2,曾荣1（1.江西省地矿资源勘查开发有限公司,江西南昌330030;2.煤矿安全开采技术湖南省重点实验室,湖南湘潭411201）摘要：以等温吸附与解吸实验为手段,通过对不同变质程度的煤进行吸附/解吸等温线的测定,探讨煤层气吸附与解吸可逆性.实验结果分析发现：低阶煤煤样吸附/解吸曲线出现了明显的滞后环,吸附和解吸过程所回归a(Langmuir 体积）值相差比较大,说明吸附与解吸吻合性差,对甲烷的吸附和解吸表现出非可逆性;中、高级煤吸附与解吸等温线具有很好的重合性,吸附与解吸过程所回归的a(Langmuir 体积）值也比较接近,对甲烷的吸附和解吸表现出可逆性.该现象的发现,为煤层气开采参数的确定具有一定的意义.关键词：煤层气;吸附;解吸;可逆性中图分类号：TD845文献标识码：A文章编号：1674-5876（2010）02-0013-04收稿日期：2010-03-22通信作者：谢勇强(1979-),男,江西萍乡人,硕士,工程师,研究方向:采矿方法研究.E-mail:yongqiangxie@煤层气界普遍认为煤层气的吸附/解吸过程基本可逆,一般以等温吸附曲线来表述开采过程中的煤层气解吸过程,并用吸附等温线来确定煤层气开采参数.考虑到吸附与解吸过程可能会出现的差异,国内外一些学者和专家开展了煤层气吸附／解吸可逆性实验,以探索煤层气吸附／解吸的可逆性.这种实验的过程都是在进行吸附实验完成之后,紧接着进行降压解吸实验.然而,由于目前这种实验尚不规范,导致实验结果相差甚远,以至于得到不同的结论.有人认为煤对甲烷的吸附／解吸过程基本可逆,而有学者认为煤层气的解吸滞后[1-2].本文以西安科技大学AST-1000型煤层气吸附/解吸大样量仿真实验装置为依托,通过对不同煤阶煤样进行等温吸附/解吸实验研究,从煤的变质程度的差异性来探讨煤层气吸附/解吸可逆性.1煤样采集与制备本次实验煤样采自长春晖春、黄陵矿、山西柳林和晋城等矿,共4组煤样.按变质程度由低到高,分别为褐煤、长焰煤,焦煤,无烟煤.利用Leica 公司产M PV-3显微光度计,依据推荐国标GB/T8899-1996测定了煤样的显微组分组成,结果见表1.根据《高压容量法等温吸附实验方法标准编制说明》规定,本等温吸附实验煤样粒度为0.18～0.25mm.煤样制备步骤如下：1）破碎.采用粉碎机,将样品破碎成最大粒度<13mm.2）筛分.为了使煤样破碎到要求的粒度0.18～0.25mm,首先用0.25mm 的标准筛进行筛分,然后将过筛后的煤样颗粒用0.18mm 的标准筛进行筛分,最后将未能通过0.18mm 标准筛的煤样颗粒定为本实验用煤样.2煤的等温吸附与解吸实验实验研究依托西安科技大学AST-1000型煤层气吸附/解吸大样量仿真实验装置.该装置是在吸收国采样地点煤样类别工业分析Ro m ax/%M ad /%A ad /%V daf /%长春晖春HM 13.67.1938.050.40黄陵一号矿CYM 7.70 5.0837.950.61山西柳林JM 1.120.7317.40 1.42山西晋城WYM1.081.088.373.32表1煤样的显微组分组成分析结果Tab.1Maceral composition analysis data of coal samples矿业工程研究Mineral Engineering Research第25卷第2期2010年6月Vol.25No.2Jun.2010际上现有的两家等温吸附仪的优点的基础上研发出的新产品,具有实验精度高、性能稳定、更逼近实际等优点,为本研究创造了试验条件.2.1煤层气吸附/解吸大样量仿真实验装置结构及工作原理等温吸附/解吸实验装置（煤层气吸附/解吸大样量仿真实验装置）其结构及工作原理见图1.整套设备分为主机控制系统、恒温系统、测量计量系统、高压供气系统、真空系统等5大系统.实验分为吸附和解吸两个实验过程.吸附实验时,进行加压-平衡-加压这一吸附循环过程,逐次增高试验压力,可测得每一个压力点P i 下煤样吸附量N i 和克煤可燃物吸附甲烷量Q i ;解吸过程为吸附过程的逆过程,即为减压-平衡-减压循环过程,逐次测得的P i 及N i .2.2等温吸附与解吸实验结果在完成4个煤样的工业分析等基础参数测定后,对4组煤样进行了4次试样的高压等温吸附/解吸试验,t ＝30℃.实验编号前7位字符代表实验设备型号,后面字符“HM ”、“CYM ”、“JM ”、“WYM ”表示对应的煤样属HM 、CYM 、JM 和WYM.数据整理结果如表2.3煤层气吸附与解吸可逆性分析3.1实验数据结果处理分析根据实验测得的各平衡压力点吸附量和压力（表2）：V i =N i ×22.4×1000,利用Langmuir 方程[3-4]：P v =1a p +1ab,求出压力及该压力对应的吸附量间的比值（P i /V i ）,绘出P i 、P i /V i 之间的散点图,对这些点进行线性回归,利用最小二乘法求出直线方程及相关系数（R ）.直线斜率为1/a,截距为1/ab ,则可以计算出常数a 、b .最终得出吸附/解吸等温曲线的Langmuir 方程表达式.数据处理结果见表3和表4.从表3和表4可以看出：吸附回归的相关系数为0.9506～0.9999,平均为0.9838,偏差波动在0.0368～0.3233cm 3/g,平均为0.1467cm 3/g;解吸回归的相关系数为0.9828～0.9988,平均为0.9926,偏差波动在实验编号采样地点吸附/解吸不同压力点P /MPa 下的吸附量V /(cm 3/g)长春晖春黄陵一号矿山西柳林山西晋城吸附解吸吸附解吸吸附解吸吸附解吸P V P V P V P V P V P V P V P V 00000000000000001.1824.2921.70211.7911.5973.4914.17210.4711.7825.7272.9278.5771.5929.3302.34811.3572.9477.8943.85713.2423.4625.7335.16711.0653.8629.7844.92211.7543.76216.7484.83219.5624.97710.8905.68715.1775.3227.3007.11711.3835.91713.1256.93214.2975.87721.1197.15623.2436.95212.9317.23716.0317.5528.2798.95711.9187.99715.9488.91217.1137.95724.2918.72825.1249.13714.3368.43716.8099.4229.63210.44211.98510.11217.96010.73719.40010.13726.45210.57626.85610.33215.11510.33215.11511.07211.95011.07211.95011.95220.87611.95220.87511.96728.12411.96728.124AST1000-01HMAST1000-02CYMAST1000-03JMAST1000-04WYM表2煤样等温吸附与解吸实验测定结果Tab.2Experimental data ofadsorption-desorption isotherm of methane on coal samples实验编号a b 相关系数R 偏差δAST1000-01HM AST1000-02CYM AST1000-03JM AST1000-04WYM平均22.748518.312438.387640.60240.18810.13060.09140.18640.99900.95060.98550.99990.98380.05670.32330.16990.03680.1467实验编号a b 相关系数R 偏差δAST1000-01HM AST1000-02CYM AST1000-03JM AST1000-04WYM平均17.119413.127140.055842.70961.29210.98260.08640.16330.99050.99970.98280.99750.99260.37650.02540.18180.20420.1970表3煤样高压等温吸附甲烷整理数据及偏差（t =30℃）Tab.3Analysis data of high-pressureadsorption of methane on coal samples (t =30℃)表4煤样高压等温解吸甲烷整理数据及偏差（t =30℃）Tab.4Analysis data of high-pressuredesorption of methane on coal samples (t =30℃)图1等温吸附/解吸实验装备结构示意图Fig.1Schematic diagram of experimental equipment for isothermaladsorption anddesorption0.0254～0.3765cm 3/g 平均为0.1970cm 3/g.可见Langmuir 方程式对吸附和解吸过程拟合都很好.因此,本研究中等温吸附/解吸实验数学模型采用Langmuir 模型来拟合低阶煤吸附甲烷行为及低阶煤煤层气解吸行为是能满足要求的.3.2吸附与解吸可逆性分析根据表3和表4算出的Langmuir 方程参数重新获得曲线,即为回归后的煤样Langmuir 等温吸附/解吸曲线,如图2-图4.从图2-图4中可以看出,低阶煤（HM ）煤样吸附/解吸曲线出现了明显的滞后环,对甲烷的吸附和解吸表现出非可逆性,在相同压力下,升压过程（吸附）中对甲烷的吸附量要比降压过程（解吸）中的吸附量低.而中阶煤（JM ）和高阶煤（WYM ）煤样吸附与解吸等温线却具有很好的重合性.从表3和表4发现,低阶煤煤样吸附和解吸过程所回归a(Langmuir 体积）值相差比较大,达5cm 3/g 以上,说明吸附与解吸吻合性差.而(JM)和(WYM )吸附与解吸数据相接近,所回归的a(Langmuir 体积）值也比较接近,说明了吸附与解吸有良好的吻合性.可见,低阶煤对甲烷的吸附和解吸表现出非可逆性,解吸过程甲烷的吸附量要大于吸附过程中的吸附量,中、高阶煤吸附/解吸过程基本可逆.对于滞后现象的理论分析,已有人员进行了研究,颜肖慈[5]等发现滞后现象与多孔性吸附剂的孔结构有关：微孔、一端封闭的圆柱型或平行板形孔无吸附滞后现象,两端开口或口小内腔大的墨水瓶形状的孔有吸附滞后现象.根据煤的孔隙分布规律,低阶煤的孔隙多以开放孔为主,而中、高阶煤微孔发育明显[6].结合颜肖慈等滞后理论,低阶煤对甲烷的吸附和解吸应表现出非可逆性,中、高阶煤对甲烷的吸附和解吸应表现出可逆性,与本次实验结果相吻合,表明了实验结果与理论分析的一致性.4结论1）煤对甲烷的吸附和解吸等温线符合langmuir 方程.2）低阶煤对甲烷的吸附和解吸表现出非可逆性,在相同压力下,升压过程（吸附）中对甲烷的吸附量要比降压过程（解吸）中的吸附量低,解吸过程甲烷的吸附量要大于吸附过程中的吸附量.3）中、高阶煤吸附与解吸等温线具有很好的重合性,吸附/解吸过程基本可逆.4）低阶煤的吸附与解吸等温线的不重合性说明,开采煤层气作为一个储层气的解吸过程,与以往只简单地利用吸附等温线来确定煤层气开采参数如：“煤层气解吸速度”、“临界解吸压力”和“理论采收率”等是片面的.低阶煤煤层气吸附与解吸的不可逆性表明,吸附曲线不能描述气体解吸过程.参考文献：[1]张遂安,叶建平,唐书恒,等.煤对甲烷气体吸附—解吸机理的可逆性实验研究[J].天然气工业,2005,25(1):44-46.ZHANG Suian,YE Jianping ,TANG Suheng ,et al.Theoretical analysis of coal-methane adsorption/desorption mechanism and its reversibility ExperimentalStudy [J].NaturalGasIndustry .2005,25(1):44-46.[2]Chaback J,Morgan D,Yee D.Sorption irreversibities and mixture图2低阶煤煤样的Langmuir 等温吸附/解吸曲线图（t =30℃）Fig.2Adsorption-desorption Langmuir isotherms of methane on low-rank coal (t =30℃)吸附量V /(c m 3/g )压力P /M PaAST1000-02CYMAST1000-01HM 吸附量V /(c m 3/g )压力P /M Pa图3中阶煤JM 煤样的Langmuir 等温吸附/解吸曲线图（t =30℃）Fig.3Adsorption-desorption Langmuirisotherms of methane on medium-rank coal (t =30℃)图4高阶煤WYM 煤样的Langmuir 等温吸附/解吸曲线图（t =30℃）Fig.4Adsorption-desorption Langmuirisotherms of methane on high-rank coal (t =30℃)吸附量V /(c m 3/g )压力P /MPacompositional behavior during enhanced coal bed methane recovery processes[C]//SPE gas technology symposium.Calgarta,Canada Society of Petroleum Engineers,1996.[3]赵志根,唐修义.对煤吸附甲烷的Langmuir方程的讨论[J]．焦作工学院学报（自然科学版）,2002(21):1-4．ZHAO Zhigen,TANG Xiuyi.Discussion about Langmuir equation concerning methane adsorption by coal[J].Journal of Jiaozuo Institute of Technology(Natural Science).2002(21):1-4.[4]Harpalani S,Pariti U M.Study of coal sorption isotherm using amulticomponent gas mixture[C]//The1993International coalbed methane symposium,Tuscaloosa Alabama,USA:University of Alabama, 1993.[5]颜肖慈,罗明道.界面化学[M].北京:化学工业出版社,2005.YAN Xiaoci,LUO Mindao.Interface chemistry[M].Beijing:Chemical Industry Press,2005.[6]魏思民.煤阶与煤层含气性关系研究[J].中州煤炭,2009(11):17-19.WEI Simin.Study on relationship between coalrank and content of coalbed methane[J].Zhongzhou Coal,2009(11):17-19.Experimental study on the adsorptionand desorption reversibility of coalbed methaneXIEYongqiang1,PENG Wenqing2,ZENG Rong1(1.Geology and M ineral Exploration of Jiangxi Province Co.,Ltd.,Nanchang330030,China;2.Hunan Provincial Laboratory of Hunan Provincial Key Laboratory of M ine Safety and M ining Technology,Xiangtan411201,China)Abstract：This paper studies coal-methane adsorption-desorption reversibility mainly by taking the adsorption-desorption isotherm experiment as a method and through the determination of different metamorphic grade coal adsorption-desorption isotherms.The research indicates that low-rank coal adsorption-desorption isotherms has a clear hysteresis loop,and relatively large difference between the two isotherms a-value(Langmuir volume)of regression analysis, indicating the low-rank coal displays the non-invertibility to the adsorption-desorption process of methane on low-rank coal;the medium-high rank adsorption-desorption isotherms coal has a good frequency coincidence,and the two isotherms a-value(Langmuir volume)of regression analysis is relatively close,indicating the medium-high rank coal displays the invertibility to the adsorption-desorption process of methane on medium-high rank coal.The discovery of these phenomena,to determine the parameters of coal-methane extraction is of some significance.Key words：CBM(coalbed methane);adsorption;desorption;reversibility。

煤层气与页岩气吸附解吸的理论再认识

煤层气与页岩气吸附解吸的理论再认识一、本文概述随着全球能源需求的持续增长，煤层气和页岩气作为清洁、高效的能源替代品，正日益受到全球能源行业的关注。

然而，对于这两种非常规天然气的吸附解吸过程，目前学术界仍存在诸多争议和未解之谜。

本文旨在重新审视煤层气和页岩气吸附解吸的理论基础，探讨其吸附机理、影响因素及优化策略，以期为推动煤层气和页岩气的开发利用提供理论支撑和实践指导。

本文首先回顾了煤层气和页岩气吸附解吸研究的发展历程，梳理了国内外相关研究成果和争议点。

在此基础上，文章深入探讨了吸附解吸过程的理论基础，包括吸附机理、热力学和动力学特性等。

同时，文章还分析了影响吸附解吸过程的关键因素，如温度、压力、气体成分、岩石性质等，并探讨了这些因素之间的相互作用机制。

为了更深入地理解吸附解吸过程，本文还通过实验研究，对不同条件下的吸附解吸行为进行了详细观测和分析。

实验结果不仅验证了理论模型的正确性，还为优化煤层气和页岩气开发提供了有益参考。

文章总结了当前研究的不足之处，并对未来研究方向进行了展望。

通过本文的研究，我们期望能够为煤层气和页岩气的吸附解吸理论提供更加清晰的认识，为相关领域的科研和实践工作提供有力支持。

二、煤层气与页岩气吸附解吸的基本理论煤层气和页岩气作为重要的能源资源，其吸附解吸过程研究对于资源开采、产能预测和工程优化具有关键意义。

本节将深入探讨煤层气与页岩气吸附解吸的基本理论，旨在重新认识和理解其吸附解吸机制。

吸附是指气体分子在固体表面集中，形成吸附层的现象。

煤层和页岩中的有机质和无机质表面为气体分子提供了大量的吸附位点。

吸附过程主要受到两个力的影响：范德华力和化学键力。

范德华力是分子间普遍存在的一种弱相互作用力，而化学键力则是气体分子与固体表面原子之间的直接相互作用。

在煤层气和页岩气吸附中，范德华力占据主导地位。

解吸是吸附的逆过程，即气体分子从固体表面脱离并返回到气相中的过程。

解吸过程的发生需要克服吸附质与吸附剂之间的相互作用力。

煤层气解吸特征的实验研究

软件）进行数据分析也表明甲烷在煤体中吸附与解吸
的最大值、吸附焓变不同，与现实认识产生矛盾。这如何正确地描述解吸作用成为一个核心问题。
１实验材料与设备
样品来源：山西晋城寺河煤矿３煤；西韩城陕象山３煤；疆六道湾４煤。新３
助成果
ห้องสมุดไป่ตู้
收稿日期：０８０ —７改回日期；０８０—１责任编辑：健。２０ —５０；２０ —８１；周
￣８２＠ｆ
２。。
第
１
８年
霄地质学报ＡＴＯＯＩＮＡＶｔＮ１ＣＡＥＬＧＡＩＣ０２ｏＧＣＳＩｏ．１０ｃ．８
．
２００８
煤层气解吸特征的实验研究
马民，波蔡勇’ 东 ¨ 韦，忠。
表面曲率变化较大，径变化可用Ｗｅｕｌ对称函数表示，而推导气固吸附方程。通过对山西晋城寺河３孔ｉｌ不ｂ进煤、陕西韩城象山３煤、新疆六道湾４煤的等温吸附解吸实验并利用ＳＳ３ＰＳ软件进行数据拟合，现其皆大于发Ｌｎｍｕｒａｇｉ方程的拟合效果，以利用Ｗｅｕｌ数来表征煤层气的解吸过程有利于指导煤层气排采实践。所ｉｌ函ｂ
１）西安科技大学地质与环境学院，西安，１０４７０５

煤层气地质学4 储层压力与吸附性

2 2 3 15 3 15 2 10 9 15
反射率（%）
0.56 0.54 0.92 0.64 2.12 2.28 0.87 1.04 1.16 2.26 1.86 1.92 4.35 4.32 1.43 1.53 JM ,SM JM
2、封闭体系储层压力等于上覆岩层压力
3、半封闭体系上覆岩层压力由储层内孔隙流体和煤基质块共
同承担
二、储层压力状态
压力系数：即实测储层压力与同深度静水压力之比，%
① 超压：压力系数>1，压力梯度>0.98 MPa/100m； ② 正常压力：压力系数=1，压力梯度=0.98 MPa/100m； ③ 欠压：压力系数<1，压力梯度<0.98 MPa/100m。我国三十二个矿区煤层气试井结果表明，各煤级煤储层超压状态占33.2%，正常压力状态占21.9%，欠压状态占45.3 %，各煤级煤储层中三种状态均有分布，其中中煤级煤储层大多处于欠压状态。
吸附模型：单层吸附，多层吸附，容积充填理论
一、朗格缪尔理论
8
12
7
V Vmbp abp VL p
6
10
VL,daf / m3 t·-1 VL,daf / m3 t·-1
1 bp 1 bp p pL 5
8
3 0℃
4
4 0℃
6
VL或Vm或a—最大吸附量；
3
5 0℃ 4
VL 、PL——朗格缪尔体积
矿区
铁法辽河靖远窑街韩城淮南新集徐州峰峰潞安晋城霍州恩洪
我国部分矿区煤层甲烷平均解吸量统计结果
地层时代
K1 E J1+2 J1+2 P1 C2 P2 P1 P2 P1 P1 C2 P1 C2 P1 C2 P2 P2

煤层气升温解吸特征分析与应用

第８第３期卷２１年６０１月
中国煤层气
ＣＨＩＮＡＣ０ＡＩＥＤＭＥⅡ ｛ＡＮＥ
Ｖ０．１８Ｎ０．３
Ｊｎ．０１ｕｅ２１
煤层笺升温麓吸特征分析与应用
马东民１蔺亚兵张遂安，２
（．１西安科技大学地质与环境学院，陕西７０５；２１０４．中国石油大学（北京）气体能源开发与１２９）０４２利用教育部工程研究中心煤层气研究中心，北京
摘
要：为了探讨煤层气储层升温解吸效果，设计了高中低三种煤级不同温度吸附／吸实验。解
通过对比分析认为，升温解吸在高阶煤中的解吸效果尤为明显，提高（高阶煤）储层温度有利于降低高阶煤储层排采过程中的煤基质收缩负效应，改善储层渗透率。揭示出相同的废弃压力和含气量下，升高温度有利于提高煤层气采收率，减少残余气，最终提升产气量。关键词：煤层气排采升温解吸解吸率
Ｅｕａｏｅａｍｎ，ＣｉａＵｖｒｔｏｅｏｕＢｉｎ０２９ｄｃｔｎＤｐｒｅｔｈｎｅｉＰｔｌｍ，ｅｉｇ１２４）ｉｔｎｉｓｙｆｒｅｊ
Ａｂｓｒｃ：ＩｒｅｏｉｖｓｉａｅｔｅｒｓｌｏｅｏｐｉｎａｓｎｅｅａｕｅｏｔａｔｎｏｄｒｔｎｅｔｇｔｈｅｕｔｆｄｓｒｔｏｔｒｉｇｔｍｐｒｔｒｆＣＢＭｅｅｖｉ，ｔｅａｔｒｉｒｓｒｏｒｈｕｈｏｓｄｓｇｅｂｏｐｉｎｅｏｐｉｎｔｓｓｏｒｅｌＲｓｏｏｌ．ｅ．ｈ【ｅｉｎｄａｓｒｔ／ｄｓｒｔｅｔｆｔｅａｋｆｃａ，ｉｏｏｈｉｈ，ｍｏｅａｅａｄｌｗａｋｆｃａ，ａｇｄｒｔｏＦｎｓｏｏｎｌｔｄｆｅｎｅｅａｕｅ．ＡｆｅｏａｉｏｓｔＷａｏｓｄｒｄｔａｅｒｓｔｏｅｏｐｉｎＷａｓｅｉｌｖｄｎｉｒｔｔｍｐｒｔｒｅｔｒｃｍｐｒｓｎ，ｉｓｃｎｉｅｅｔｔｅｕｆｄｓｒｔｏｓｅｐｃａｙｅｉｅｔｈｈｌｌｆｒｈｇａｋｃａｓｎｅｅｔｒ．Ｒａｓｎｅｒｓｒｏｒｔｍｐｒｔｒｆｈｌａｏｓｒｏｒｗａａｏ。０ｉｈｒｎｏａｒｉｇｔｍｐｒｕｌｔｉａｅｉｉｇｔｅｅｉｅｅｕｏｉｈｒｎｋｃａｒｅｉｓｆｖｒｈｖａｅｇｌｅｖ

煤层气解吸研究的现状及发展趋势

解吸是一个动态过程，它包括微观和宏观上的
度；１０９年煤层气产量达５亿ｍ。另外，我国从９５３２世纪５０Ｏ年代就开始了煤矿井下瓦斯抽采工作，
但煤矿瓦斯抽采效果不好，主要表现抽采总量低、
抽采浓度低、瓦斯利用程度低。学术界普遍认为，造成我国煤层气开发难以产业化和煤矿井下瓦斯抽
Ｆａ１Ｚａ卿ｍＪｈｎ
（ｉｎＢｃ，ｈｎＲｓａｃｎｔｕｅＸｎ７０５））舢ｈＣｉａＣ（ａｅｅｒｈＩｓｔ，ｉ１０４ｉｔａＡ舡ｔｎｔｉｐｒａｅｎｔｅｓｄｎｒｐｅｅｔｉｅｄｒ０ｋｎｃａｅｅｈＪ（Ｂｃ：Ｉｌ印ｅ，ｂＬｄ０ｔｙｏｅｒｎａｖａａｅｌｗｒｓ０ｏｌｄｍｔ１ＣＭ）｝ｓＳｈｕｓｔｅｒｙｂａｅ
Ｋｙｏｄ：ＣＭ；ｄｓｒｔｎｃｒｎａｓｍｄｌｄｖｌｎｎｅｗｓＢｅｏｉ；ｕｒｔｔｕ；０ｅ；ｅｅｐｏｅｓｔ叩ｉｇｄ
１引言
我国对于地面煤层气开发研究工作始于２０世
采效果不好的原因除了我国独特的复杂地质条件
ｓｄｅ：ｔｅｓｉｃｎｅ０ｔｄｅｎＣＭｅ０ｉｎｔｎｆｒｓ叩ｉａｄｍｉｒｓｏｉｍｃｓｅ，ｔｅｎａｈ — ｔｉｓ｜ｉｎａｃｆｕｉｓｏＢｄｓｔ，ｉ１ｃｏｅｃＪｃｏｃｐｃｐｅｓｓ｝１ｔｅｕｌｓｏｓｄ１ｌｍａｉａｄｌｏｅｏｉｓｗＵａｔ１ｃｍ０ｅｓｆｓｔｎａｅｓ山ｅｄｖｌｍｅｔｉｔｒｔ．Ｂｎｌｚｎｎｕｄ０ｅｅ叩ｎｓｙｅｃｙａａｙｉｇａｄｓｒｈ０ｚｇｔｅｐｅｒｕｉｒ、０ｓｎｈｉ

煤层气井实际解吸阶段影响因素及意义

煤层气井实际解吸阶段影响因素及意义作者：徐恩泽吴海明杨文来来源：《新疆地质》2020年第03期摘要：为了明确煤层气井解吸段数的确定方法及影响因素，基于前人提出的解吸阶段划分方法，提出了实际解吸段数概念和相应的确定方法，基于沁对水盆地和鄂尔多斯盆地东缘煤层等温吸附参数和解吸压力数据研究，了解吸段数的影响因素及意义。

结果表明，此次所提方法能够有效确定煤层气井解吸段数并估算初始解吸效率，煤层气井实际解吸阶段由兰氏压力、兰氏体积和解吸压力决定。

兰氏体积增加，解吸阶段减少，解吸效率增加;兰氏压力增加，解吸段数先减少后增加，初始解吸效率先增加后降低。

解吸压力越高，煤层气开发经历的解吸阶段越多，初始解吸效率越低。

实际解吸阶段是煤层气储层评价的有效参数，沁水盆地南部煤层气井只有1～2个解吸阶段，大部分处于敏感解吸阶段，总体解吸效率较高。

鄂东缘煤层气井一般有3～4个解吸阶段，解吸效率整体较低。

关键词：沁水盆地南部;煤层气井;实际解吸阶段;影响因素;解吸效率煤层气开发通过持续排水降压，将储层压力降至解吸压力以下，使甲烷解吸并通过扩散、渗流产出井筒[1]，目前对煤层气井渗流阶段研究较多，但对解吸阶段研究较少，更多是对其等温吸附特征的评价。

例如，张遂安等对煤层气吸附及解吸的可逆性进行了实验研究，认为可逆性与吸附滞后并存[2];马东民等提出了一种新的解吸吸附曲线表达公式，对煤层气井解吸特征进行了研究[3]。

通常认为利用等温吸附曲线对解吸效率进行预测在工程上是可行的，许多学者对利用等温吸附曲线对解吸阶段划分进行了研究，赵辉等提出了利用等温吸附曲线弧度来判定含气量随压力的变化情况及其对煤层气井产量的影响[4]。

Zhang等提出利用解吸效率曲率来划分解吸阶段的思路，并提出利用启动压力、过渡压力和敏感压力将解吸阶段划分为4个阶段[5];孟艳军等，简阔等在Zhang等基础上提出了解吸阶段划分3个关键压力的精确计算方法[6-7]，同时简阔等利用分段方法研究了构造煤解吸阶段的划分方法。

高煤阶储层煤层气解吸滞后现象定量表征及其对开发的影响

高煤阶储层煤层气解吸滞后现象定量表征及其对开发的影响XU Shijing;YUAN Xiaoxiao【摘要】This paper proposes two quantitative characterization indexes, such as residual adsorption gas content and desorption hysteresis coefficient through theoretical reasoning. And the two indexes are verified by the isothermal adsorption and desorption experiments. On this basis, the influence of desorption hysteresis on CBM development is analyzed. The results show that the modified Langmuir adsorption model is suitable for fitting the isothermal desorption data of high rank coal reservoirs. Residual adsorption gas contents and desorption hysteresis coefficient can be used to characterize quantitatively the degree of desorption hysteresis. The residual adsorption gas content and desorption hysteresis coefficient of coal samples are affected by reservoir physical properties. The lower the porosity and permeability, the smaller the pore radius and the larger the specific surface area of coal samples, the greater the residual adsorption gas content and desorption hysteresis coefficient. The phenomenon of desorption hysteresis leads to the decrease of actual desorption pressure in coal reservoirs. It is necessary to use isothermal desorption curve to calculate the actual desorption pressure.%通过理论推理提出了残余吸附气量和解吸滞后系数2个定量表征指标,并通过甲烷等温吸附、解吸实验进行了验证,在此基础上分析了解吸滞后对煤层气开发的影响.结果表明,基于残余吸附气量改造后的Langmuir吸附模型适用于高煤阶煤储层等温解吸数据的拟合;残余吸附气量和解吸滞后系数能够定量表征煤层气解吸滞后程度;煤样残余吸附气量和解吸滞后系数受储层物性特征影响,渗透率越低,孔隙半径越小,比表面积越大,残余吸附气量和解吸滞后系数越大.解吸滞后现象导致煤储层实际解吸压力降低,需要用等温解吸曲线来推算实际的解吸压力,且解吸滞后大大降低了煤层气的采出程度和解吸效率.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)006【总页数】5页(P16-19,23)【关键词】高煤阶;煤层气;解吸滞后;定量表征;残余吸附气量;解吸滞后系数【作者】XU Shijing;YUAN Xiaoxiao【作者单位】College of Petroleum Engineering, Yangtze University, Wuhan 430100, China;Oilfield Chemistry Department of Oil Production Technology Institute, Dagang Oilfield Company, CNPC, Tianjin 300280, China【正文语种】中文【中图分类】TD713解吸滞后现象对煤层气开发具有重要影响[1-2]，但目前研究和现场应用较少，谢勇强（2006）开展了低阶煤煤层气解吸滞后现象实验研究[3]，马东民（2008）研究了煤层气解吸特征[4]，张遂安（2005）研究了煤对甲烷气体吸附解吸机理的可逆性[5]；吴迪（2012）采用Langmuir吸附模型对块状煤岩解吸曲线进行了拟合[6]，研究了甲烷解吸特征；马东民（2011）提出适用于了煤岩等温解吸曲线的拟合方法[7]，研究了温度对解吸的影响。

吸附解吸迟滞现象机理及其对深部煤层气开发的影响

吸附解吸迟滞现象机理及其对深部煤层气开发的影响王公达;REN Tingxiang;齐庆新;王凯;张浪【摘要】针对瓦斯在煤中的解吸与吸附过程并非完全可逆,吸附解吸迟滞现象非常普遍,分析了以往研究中存在的问题,提出了关于吸附解吸迟滞程度的定量评价指标,通过等温吸附解吸实验考察了最高吸附压力和煤体粒径与迟滞程度的关系,并讨论了吸附解吸迟滞现象的发生机理及其对于深部煤层气开发的影响.结果表明:新的定量评价指标可以反映吸附解吸迟滞从完全可逆至完全非可逆的程度;随着最高吸附压力和煤体粒径的增加,吸附解吸迟滞程度随之增强;吸附解吸实验结果是综合了扩散作用的扩散-吸附及解吸-扩散结果,且这两个过程很难区分开来;实验发现的该现象是由于气体分子在高压作用下嵌入连通性较差的微孔中并引起孔隙变形,被吸附的气体分子受窄小的孔隙通道限制,无法从孔隙中解吸并扩散出来而导致的,即本文提出的“扩散受限”假说;深部煤层气的气体含量可能会很高,但受解吸迟滞现象影响,其真正的可采储量和产出规律需要利用等温解吸线而非等温吸附线进行评估;除了通过增透措施提升煤体的渗透率外,如何促进微尺度下的气体解吸与扩散也应该成为深部煤层气开发需要着重考虑的问题之一.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)001【总页数】8页(P49-56)【关键词】吸附解吸迟滞;气体压力;深部煤层气;扩散受限【作者】王公达;REN Tingxiang;齐庆新;王凯;张浪【作者单位】煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京100083;School of Civil,Mining and Engineering,University of Wollongong,Wollongong,NSW 2500,Australia;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤体科学研究总院),北京100013;School of Civil,Mining and Engineering,University of Wollongong,Wollongong,NSW 2500,Australia;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京100083;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤体科学研究总院),北京100013;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京100083;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤体科学研究总院),北京100013【正文语种】中文【中图分类】P618.11随着浅部煤层气、煤炭资源的日趋减少，陆上埋深1 500～3 000 m的深部煤层气资源逐渐受到人们的重视。

陈振宏等-不同煤阶煤层气吸附解吸特征差异对比

１．煤岩化学结构差异褐煤分子结构无序性强，芳香片层间距较大，侧链较长，因而形成比较松散的空间结构，具有较大的孔隙率，使得低煤阶煤单位内表面上的碳原子密度小，亲甲烷能力低；随着煤演化程度的提高，缩合环显著增大，侧链和官能团减少，煤分子的定向排列和各向异性显著提高，芳香片层排列更紧密，间距减小，孔隙率降低，比表面积增大［７］，同时羟基和羧基官能团大量脱落，煤的亲甲烷能力显著增加。２．物理结构差异煤分子结构的差异，使得煤孔隙结构随着煤阶段的不同而变化。低煤阶煤孔隙以大 — 中孔为主，高煤阶煤孔隙以微孔为主。这是因为，随着煤演化程度的加强，大孔受物理压实作用使大孔破碎，水分排出，使得原生孔隙减少［８］，孔隙度下降，热变气孔增多，比表面积增加，割理 — 裂隙增加。此外，我国大部分高煤阶煤的形成与构造热事件相关［９‐１２］。这对高煤阶煤储层物性有明显的改造作用。岩浆侵入到煤系地层，对煤层产生接触热变质和区域热力变质作用。另一方面使煤的分子组成发生变化，芳香族稠环的缩合程度提高，烷基侧链及含氧官能团脱落分解，煤的变质程度提高，镜质组含量增加，挥发分降低。一方面使煤中有机质挥发，留下很多密集成群的浑圆状或管状气孔，提高了储层的孔隙度；煤基质收缩，产生收缩裂隙；岩浆侵入的动力挤压，产生的外生裂隙与割理叠加，使煤层裂隙性质、规模发生变化，裂隙度提高，渗透性增强。尤其是靠近侵入体的天然焦，柱状节理密集发育，增大了煤层气的储藏空间。煤的变质程度随距侵入体远
一、吸附特征
Ｙｅｅ［５］认为，煤的气体吸附能力随着煤阶变化有２种趋势：① 吸附能力随着煤阶的增加而增大； ② “Ｕ”字型，即吸附量在高挥发分烟煤Ａ阶段附近存在一个最小值。钟玲文［６］测试干燥煤样时发现，镜质组含量大于６０％煤的吸附量与煤化程度的关系有如下特征： ① 镜质体反射率在０．５０％～１．２０％范围内变化时，随着煤化程度增高，吸附量减小；② 镜质体反射率在１．２０％～４．００％范围时，吸附量随着煤化程度增加而增加；③ 镜质体反射率超过４．００％，随着变质程度的