低煤阶煤层气扩散特性：甲烷扩散系数研究

"低煤阶煤中甲烷扩散性能分析" 这篇科研文章主要关注的是低煤阶煤中甲烷的扩散性能及其对煤层气产出的影响。研究者选取了云南东南部新近系中新统小龙潭组的褐煤样本，通过进行甲烷的等温吸附实验来获取关键数据。在实验过程中，他们利用一元孔隙结构气体非稳态扩散模型，计算了煤中甲烷的气体扩散系数，以揭示甲烷在煤中的扩散规律和控制机制。 研究结果显示，低阶煤中甲烷的扩散规律遵循Langmuir方程，这意味着甲烷的有效扩散系数和扩散系数随着压力的增加而增大。同时，吸附时间常数则随压力升高而减小，呈现负指数函数规律。具体数值方面，4个实验煤样的Langmuir有效扩散系数在1.71×10^-5至5.46×10^-5 s^-1之间，扩散系数则在2.17×10^-12至6.91×10^-12 m^2/s之间，Langmuir压力范围为0.63至1.97 MPa。 此外，研究还发现，在相同的温度和压力条件下，干燥煤样的甲烷有效扩散系数和扩散系数高于含平衡水分的煤样。当温度升高时，这些系数会进一步增加，表明煤中甲烷的扩散性能得到增强。这一发现对于理解和预测煤层气的开采效率以及优化开采策略具有重要意义，特别是在低煤阶煤层，这通常被认为具有较差的储层特性。 该研究受到了多个科研项目的资助，包括山西省科技重大专项课题、国家科技重大专项任务和山西省煤层气联合研究基金课题。作者团队包括孟召平等，他们在煤与煤层气开发地质领域有深入的研究。文章详细探讨了甲烷扩散性能与煤层气产出的关联，为今后的煤层气勘探和开发提供了理论依据和技术支持。