太原理工大学提出两项提高煤层渗透率增产技术

近日，太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室主任梁卫国在《能源和燃料》期刊撰文，系统阐述了利用注入能量提高煤层气采收率的理论，从能耗的角度分析了煤层中甲烷的解吸和运移，并提出了两种提高煤层渗透率的新型增产技术，即超临界二氧化碳压裂和注蒸汽热压裂。

煤层气是存在于煤层中的一种主要清洁能源。目前煤层气的回收率非常低，这是由甲烷在煤的孔隙和裂隙上的强吸附及煤层低渗透性所致。文章介绍和分析了超临界二氧化碳提高煤层气采收率的实验研究和相关结果。结果表明，随着有效应力的增加，四种不同级煤样中超临界二氧化碳的渗透率以负指数函数的形式降低。深部高煤阶煤层的超临界二氧化碳输送能力低于浅部低煤阶煤层。

研究者通过对焦煤中二氧化碳与甲烷的总渗透率进行的实验发现，随着二氧化碳含量的增加，渗透率以对数函数的形式降低。与气态二氧化碳相比，超临界二氧化碳在煤层中具有更高的输送能力，在含甲烷的合成体系中，总渗透率随其含量的增加而降低。超临界二氧化碳强化煤层气回收实验表明，如果将生产气体中每种含量的50%定义为经济生产的阈值，则四种煤阶煤样的经济生产时间不同。气煤和无烟煤的经济生产所需时间比低阶的弱黏结煤要长。

此外，研究还表明，不同煤阶煤具有不同的内部结构和输送特性。然而，超临界二氧化碳可以通过改变孔隙体积或孔隙和裂隙结构改变不同煤种的原始结构。该研究对于提高清洁能源煤层气回收率和深部煤层地下温室气体长期稳定封存具有重要意义。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c04026