超临界CO2驱替煤层CH4装置及试验研究

自主研发了MCQ-Ⅱ型大试件（100mm×100mm×200mm）超临界CO2驱替煤层CH4试验装置，该装置不仅能够保障试验过程中CO2始终处于超临界状态，而且可测量煤体吸附过程中的体积膨胀。借助本装置对同一温度不同体积应力条件下的超临界CO2的渗透性及其驱替CH4效果进行了试验研究。试验结果表明：在50℃、恒定体积应力为48～60MPa条件下，超临界CO2的渗透率与注入渗透压呈正相关关系，与体积应力呈负相关关系。超临界CO2在煤体中的渗透特性远远高于其在常态条件下的渗透性。试验同时发现，超临界CO2在煤体中的吸附量与孔隙压力及体积应力均呈正相关，在48和60MPa的体积应力下，单位体积的煤体分别可累计吸附10.82~17.52体积和16.12~20.40体积的CO2；试验还测得了不同条件下煤体吸附CH4、超临界CO2及超临界CO2驱替煤体CH4过程中，煤体体积膨胀百分比。在超临界CO2驱替CH4试验中，2号焦煤煤样试件中注入气体体积（包括CH4，CO2）均小于1号弱黏煤煤样，但是两煤样中的CO2/CH4置换比及CO2最终储存率相当，分别为4.01/4.16，20.05%/20.09%。