煤层注氮模拟实验中的置换-驱替效应及其转化机制分析

作     者：杨宏民 冯朝阳 陈立伟 YANG Hong-min FENG Zhao-yang CHEN Li-wei

作者机构：河南理工大学安全科学与工程学院河南焦作454003 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室--省部共建国家重点实验室培育基地河南焦作454000 东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2016年第41卷第9期

页      面：2246-2250页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 0819[工学-矿业工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 081903[工学-安全技术及工程] 08[工学] 0820[工学-石油与天然气工程] 0817[工学-化学工程与技术] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0827[工学-核科学与技术] 0813[工学-建筑学] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51174081) 河南理工大学博士基金资助项目(B2012-089) 

主　　题：煤层注氮气 置换效应 驱替效应 主导作用 转化机制 

摘      要：为了研究注N2促排煤层瓦斯过程中驱替和置换效应及其主导作用,利用自研的煤层注气实验装置,进行了单轴应力、分层预压成型条件下煤层注N2促排瓦斯的模拟实验。实验结果表明：驱替和置换效应始终贯穿整个注气过程,共同作用将煤体中瓦斯排出。在注气初期14 min内,置换解吸效应起主导作用,注入的N2由于被吸附或充填于煤层孔裂隙等自由空间而被全部滞留煤中,表现为出口并无N2排出,而煤体中的CH4则大量解吸排出。在14～200 min注气实验时间内,置换作用的主导地位将逐渐丧失,开始进入置换作用减弱和驱替作用增强的转换阶段;在注气时间大于400 min的后期,处于置换和驱替相互作用、彼此平衡的时期,但置驱总效率处于较低水平。根据注气400 min（6.67 h）后注气促排效率较低的实验结果,建议井下煤层注气时间控制在8 h工作制的一个小班以内为宜。