沁水盆地南部中高阶煤高压甲烷吸附特征与孔结构关系研究

本文主要探讨了沁水盆地南部中高阶煤在高压条件下的甲烷吸附行为。煤层气的吸附过程本质上是物理作用，发生在煤基质的内表面，而该区域复杂的孔隙和裂隙网络为高压甲烷提供了巨大的吸附空间。研究者针对30℃的高压条件进行了详细的实验，将实验数据与煤岩的性质参数（如矿物质组成、结构、密度等）以及孔隙特征参数（如比表面积、孔径分布、孔隙度等）相结合。 通过改进的D-R模型（Langmuir-Diffusion-Retention模型，一种常用于研究气体在多孔材料中的吸附行为的模型），作者分析了这些参数之间的关系。研究发现，煤岩性质对最大吸附能力和吸附热参数的影响是多元且综合的，这表明不同的煤质特性会影响甲烷在煤基质内部的吸附效率。特别是，最大吸附能力与微孔体积有良好的正相关性，说明小孔道对于甲烷分子的紧密填充起到了关键作用。另一方面，吸附体积校正参数与大中孔的比表面积呈正相关，说明甲烷分子在较大孔径中倾向于形成多层分子堆叠，这种多尺度的吸附模式揭示了煤层气吸附机制的复杂性。 这项研究提出了一个新观点，即高压甲烷在煤基质中呈现出微孔中的紧密堆积和大中孔中的多层堆叠状态，这对理解煤层气的储存和流动特性具有重要意义。这对于优化煤层气开采技术、预测储层性能以及评估环境影响等方面具有实际应用价值。研究者韩思杰和桑树勋，作为中国矿业大学的研究人员，通过他们的合作，为深入探究煤层气吸附机理提供了新的科学依据和理论支持。他们的研究成果发表在《煤田地质与勘探》杂志上，对于煤炭地质与勘探领域以及能源行业的未来发展方向具有重要的学术贡献。