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注二氧化碳驱替煤中甲烷实验研究
摘要
本文采用二氧化碳气体驱逐法进行煤层气甲烷的驱逐实验，并通过现场采集的煤样进行了实验研究。实验结果表明，采用二氧化碳驱逐法可以显著提高煤层气甲烷的有效开采率，并且对煤层气采出水的干扰较小，具有极高的实用性和可行性。
关键词：二氧化碳驱逐法；煤层气；甲烷；实验研究
引言
煤层气是一种特殊的天然气资源，其含量优势明显，具有良好的经济效益和社会效益。然而，煤层气的开采存在诸多困难，其中最主要的是煤层气的赋存状态不稳定，煤层气甲烷储量分布不均。近年来，为了实现煤层气的规模化开发和利用，多种采收技术被提出，其中二氧化碳气体采收技术逐渐被广泛应用和研究。
二氧化碳驱逐法利用二氧化碳气体的阻塞作用，通过注入二氧化碳气体，从而驱逐煤层气中的甲烷。本文采用真实煤样进行了实验研究，以验证二氧化碳驱逐法的可行性和实用性。实验结果显示，二氧化碳驱逐法可以显著提高煤层气甲烷的开采率，对煤层气采出水的干扰较小，为煤层气的高效开采提供了有力的技术保障。
实验方法
1.实验材料和设备
2.驱逐实验过程
首先，将采集的煤样打磨成小于1mm的颗粒，并进行干燥处理，使其质量分数小于0.1%。然后，将处理好的样品分别加入装有普通空气和二氧化碳气体的驱逐实验器中，用气体泵将气体注入反应室并控制流量和压力。在任意时刻，收集产生的气体并测量其沼气含量和组分。
3.实验分析方法
经过二氧化碳驱逐实验后，将收集完的气体经过分离、计量与分析，以得到沼气组分的含量和沼气生成率。通过计算CO2的注入量和煤样中甲烷的质量分数，可以计算出驱逐甲烷的有效率和CO2扩散速率。
结果与分析
1.CO2驱逐后沼气含量变化
在二氧化碳气体注入后，样品产生的气体中，甲烷含量呈现出逐渐降低的趋势，而二氧化碳和其他气体含量则随着时间的增加而逐步增加。当样品中完全注入二氧化碳气体时，表明驱逐实验已经完成。实验结果显示，采用二氧化碳驱逐法可以显著提高煤层气甲烷的有效开采率，驱逐甲烷的有效率超过80%以上。
2.CO2扩散深度分析
二氧化碳气体的扩散和驱逐过程是影响二氧化碳驱逐实验效果的主要因素之一。因此，本实验采用了二氧化碳扩散的数值分析方法，计算CO2扩散深度，并与实验数据进行对比。结果显示，二氧化碳气体扩散深度大于实验中使用的煤样的高度，因此煤层气中的甲烷被完全驱逐，同时对煤层气采水的影响也很小。
结论
本文通过真实煤样的实验验证了二氧化碳驱逐法提高煤层气甲烷有效开采率的可行性和实用性。实验结果表明，采用二氧化碳驱逐法可以高效的驱逐煤层气中的甲烷，且对煤层气采水的干扰较小。因此，二氧化碳驱逐法是一种经济实用的煤层气开采技术，能够为煤层气的高效开采提供有力的技术支持。
参考文献
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