煤層氣吸附解吸機理研究.pdf

1、煤層氣在煤基質孔隙表面的解吸機理是當前煤層氣開采工程中面臨的核心問題之一。鑒于當前國內外對解吸作用理論研究的缺乏，確定研究內容： (1) 通過對當前煤層氣研究領域、化工、材料等行業(yè)吸附設備的調研分析、比較，進行AST系列大樣量煤層氣吸附解吸仿真實驗儀的設計、制造、檢驗、使用； (2) 通過大樣量煤層氣吸附解吸實驗，獲得我國主要的煤層氣勘探開發(fā)地區(qū)與具有煤層氣勘探開發(fā)前景地區(qū)煤的吸附解吸實驗數據； (3) 對實驗數

2、據進行數學分析、擬合，歸納可信度較高的吸附解吸數學模型； (4) 對吸附質、吸附劑及其界面特征進行分析，利用物理化學界面吸附的基礎理論，推導可以反映煤層氣吸附解吸過程與吸附量解吸量的數學模型。對建立的數學模型進行檢驗分析，對模型中的參數進行分析、物理意義核定，反映煤層氣吸附解吸機理。 研究結論： (1) 煤層氣的解吸過程與吸附過程不可逆； (2) 甲烷的吸附曲線、解吸曲線皆屬于Brunauer等溫線的Ⅰ型

3、。利用SPSS軟件對實驗數據進行擬合，擬合效果較好(R2≥10.9)的數學式有Langmuir方程、指數對數函數、Weibull函數，其中Weibull函數對實驗數據擬合的可信度最高(R2≥10.99)，誤差較??； (3) 引入覆蓋度θ函數，進行Lenard-Jones介質表面勢函數分布分析。確立多孔型吸附劑(煤)與吸附質(CH4)的作用強度由半孔寬度r決定，煤孔隙表面能量分布非對稱，服從Weibull函數，獲得吸附、解吸作用的

4、數學模型：V=V0·[1-exp(-bPq)]； (4) 根據引起Weibull函數模型中吸附焓(6)的變化因素，將解吸作用進行初步分類：降壓解吸、置換解吸、擴散解吸、升溫解吸、電磁場誘發(fā)解吸等； (5) 進行煤層氣吸附解吸過程分析，得出煤層氣的解吸量與吸附量無關的結論。煤層氣的產出過程由解吸作用的方式決定，解吸作用決定煤層氣井產量，降壓解吸是當前煤層氣開采的主要方式，解吸量與壓力關系可用相應的數學表達式描述；