大佛寺煤储层甲烷解吸的传质过程研究

马东民^1,2,3，王传涛¹，杨甫³，何倩¹，李倩¹，戴楠¹，张晨阳¹，索根喜⁴

1. 西安科技大学地质与环境学院2. 煤与煤层气共采国家重点实验室3. 国土资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室4. 陕西省煤层气开发利用有限公司

摘 要：以CH₄解吸过程CH₄的质点运移过程、能量来源与传递为研究目标,剥离大佛寺4号煤的镜煤与暗煤,进行工业分析、煤岩分析、液氮吸附、压汞实验、润湿性测定、吸附/解吸等对比实验,进行吸附热计算。研究认为:按照传质功能分类,煤的孔隙分半开放孔与连通孔,镜煤吸附量大,以半开放孔为主,暗煤以连通孔为主;降压湍动引起水的蒸汽化,H₂O的吸附放热导致CH₄的解吸,降压解吸的本质是竞争吸附,表现为置换解吸;煤层气的产出的传质过程是低溶解度的CH₄气核空化过程（Cavitition）。煤的吸水、平衡水实验与CT扫描结果初步验证了我们对煤层气产出的传质过程认识。研究结果补充了解吸作用的能量来源问题。

关键词：煤储层;甲烷;解吸;吸附热;物理模型;大佛寺;