煤层注CO2驱替CH4实验：体积应力与温度影响分析

"热力作用下煤层注CO2驱替CH4试验研究" 这篇科研论文主要探讨了在热力作用下，煤层中注入二氧化碳（CO2）对甲烷（CH4）驱替效果的影响，特别关注了体积应力和温度这两个关键参数。研究人员通过自制的三轴吸附解吸试验装置，模拟了真实煤层环境，对煤样进行了实验，旨在揭示这些因素如何改变CH4的驱替量。 实验结果显示，在相同的温度条件下，随着煤层体积应力的增加，气体的吸附量呈现明显的下降趋势。这表明，体积应力增大对CH4的吸附能力有抑制作用。进一步的分析发现，体积应力是影响煤层CH4驱替量的关键因素。在20至50摄氏度的温度范围内，他们通过拟合数据得到了CH4驱替量随体积应力变化的计算公式。 此外，实验还观察到，在相同温度下，随着体积应力的增加，CH4的驱替效率（即CH4被CO2替换的程度）会线性降低。这意味着，高体积应力环境下，CO2驱赶CH4的过程变得相对效率更低。另一方面，当温度上升时，CH4的驱替效率显著提高，显示了温度对驱替过程的积极影响。 在温度不变的情况下，随着体积应力增大，置换体积比（即被CO2替换的CH4体积与注入CO2体积之比）也会相应增加，意味着更高的驱替效果。然而，当温度提高时，尽管CH4的驱替效率上升，但置换体积比却呈等梯度下降，暗示了温度对驱替过程的复杂影响，可能涉及到其他机制如气体扩散速率、煤层孔隙结构的变化等。 该研究为理解并优化CO2在煤层中的地质封存和CH4的开采提供了理论依据，同时也对减少温室气体排放和提高能源利用率具有实际意义。它突显了在考虑煤层气体动态过程中，体积应力和温度的控制作用，对于未来制定有效的CO2驱替CH4的技术策略具有重要参考价值。