高压超临界条件下煤对CO2吸附量测定影响因素的理论研究

论文摘要

本文针对注CO2提高煤层气采收率和CO2封存等研究领域,有关煤吸附CO2的测定条件混乱、吸附等温线异常和煤在实验中可能的变化等状况,对影响煤吸附CO2等温线的影响因素进行了理论研究和实例分析。主要研究内容包括:（1）CO2压缩因子的求算的程序化、变化规律和对吸附等温线的影响;（2）实验参数对吸附等温线影响的实例误差分析和理论研究;（3）煤吸附膨胀和煤中水分对吸附等温线的影响。研究表明:（1）利用气体通用状态方程或CO2经验状态方程,通过迭代法可以得到不同压力下CO2的压缩因子,不同状态方程所计算的压缩因子值在低压下差异性不大但在高压下却有显著差异。CO2压缩因子随压力的变化呈现开口向上的不对称抛物线形状,即在某一压力时呈现最低值,但压力与压缩因子的比值和密度却随着压力的增大而增大;（2）利用不同状态方程获得的压缩因子所测得的吸附等温线具有明显的差异,利用某些状态方程得到的压缩因子所获得的吸附量,可能出现吸附量随压力的增大而降低,甚至出现负吸附;（3）吸附量测量误差的主要来源为样品缸、参比缸压力和容积的测量误差,样品缸和参比缸的压力所处的范围是压力对吸附量影响的关键因素;（4）煤吸附膨胀导致样品缸有效容积的改变,并最终导致所测定的吸附量降低。在中高压条件下,若忽略煤吸附膨胀可导致较大的误差,并可造成吸附量的负值;（5）样品缸中来自于平衡水分煤样（湿煤样）中的游离相中的水分使样品缸气相密度发生变化,从而使计算的吸附量值与纯CO2体系存在明显差异;（6）压缩因子值、实验参数误差、煤吸附膨胀和煤中水分等实验条件可对吸附量测定值造成较大的影响,甚至出现吸附等温线的非规律性变化和负吸附量。本文的研究结论为注CO2提高煤层气采收率和CO2封存（埋藏）的技术评价、预测埋藏潜力具有重要的理论意义和实际应用前景。影响吸附量测量条件的研究,不仅有利于准确获取的煤吸附等温线,而且有利于其它吸附领域的相关研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪言
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题来源
• 1.3 研究方法
• 1.4 研究内容
• 2压缩因子'>2 CO₂压缩因子
• 2.1 气体状态方程
• 2.2 迭代法及各状态方程的计算
• 2.3 压缩因子计算值的比较
• 2.4 压缩因子计算值的可靠性
• 2压缩因子变化规律'>2.5 CO₂压缩因子变化规律
• 2.6 小结
• 3 压缩因子值对吸附量测定值的影响
• 3.1 吸附量计算方法及实验参数
• 3.2 不同状态方程吸附量的计算
• 3.3 小结
• 4 吸附量测定误差分析
• 4.1 吸附量测定影响因素
• 4.2 吸附量测定不确定度
• 4.3 吸附量误差分析
• 4.4 小结
• 5 吸附量测定影响因素的理论研究
• 5.1 理论基础
• 5.2 影响分析
• 5.3 小结
• 6 煤吸附膨胀和煤中水分对吸附量测定的影响
• 6.1 煤吸附膨胀对吸附量测定的影响
• 6.2 煤中水分对吸附量测定的影响
• 6.3 小结
• 7 结论
• 7.1 主要结论
• 7.2 存在的问题
• 7.3 创新点
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献