应力约束下储存CO2煤层膨胀变形特性试验研究

摘要：

利用自主研发的MCQ-Ⅱ型煤层瓦斯驱替试验装置,对原煤大尺寸(100 mm×100 min×200 mm)试件,进行了恒定温压(25℃,31 MPa)条件下CO2在贫煤、贫瘦煤和弱黏煤3种煤阶煤中的注入储存试验,对CO2注入储存过程中煤体膨胀变形特性进行了测量分析;并对小尺寸(6 mm×6 mmX6 ram)原煤试件通过CT扫描,研究了3种煤样的微观结构特征.主要结果为:对最小观测尺度为4.5 μm的CT重建图像,通过统计分析,发现贫煤孔隙率(4.67％)小于贫瘦煤孔隙率(5.39％)小于弱黏煤孔隙率(12.10％);在31 MPa体积应力约束条件下,持续12 h的CO2注入过程中,煤体膨胀变形受孔隙压力与CO2吸附变形的共同作用,且体积膨胀百分比与CO2注入储存量呈线性关系;在注入储存相同量气态CO2条件下,贫煤体积膨胀应变大于弱黏煤大于贫瘦煤;由于煤体层理性结构特征,弹性模量在垂直与平行层理2个方向上的差异性,煤体在垂直层理方向膨胀应变大于平行层理方向应变,且2个方向膨胀应变均与CO2储存量呈线性关系.

关键词：CO2煤层储存、煤体膨胀变形、变形各向异性、孔隙率

所属期刊栏目：41

分类号：P618.11(矿床学)

资助基金：国家杰出青年基金资助项目51225404;“三晋学者”支持计划资助项目2013

在线出版日期：2016-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：324-331