[发明专利]不同地压下二氧化碳与煤中有机质反应速率测试方法

说明书

不同地压下二氧化碳与煤中有机质反应速率测试方法，包括以下步骤：一、组装一种二氧化碳与煤中有机质反应速率实验系统，其包括煤样反应装置；二、将去除矿物质的煤样和煤层顶板放入煤样反应装置中；三、设定煤样反应装置内部的温度；四、将二氧化碳注入煤样反应装置内，使二氧化碳与煤样中有机质反应；五、测得二氧化碳对煤中有机质的溶蚀率；六、测出在该地压、温度压力条件下二氧化碳与煤中有机质反应速率；七、测出不同反应条件下二氧化碳与煤中有机质反应速率。本发明能够测试不同地压、不同温度、不同压力、不同煤样条件下二氧化碳与煤样中有机质的反应速率，为二氧化碳煤层封存现场试验提供一定的参考。

技术领域

本发明涉及二氧化碳煤层封存技术领域，具体的说，涉及一种不同地压下二氧化碳与煤中有机质反应速率测试方法。

背景技术

CO₂与煤岩反应是深部煤层CO₂-ECBM的关键问题之一，深部煤层条件下，CO₂会进入超临界状态，超临界二氧化碳（ScCO₂）具有优异的扩散和流动能力，可以溶解煤中矿物与有机质，深部煤层条件下ScCO₂与煤岩反应值得特别关注。

深部煤层CO₂-ECBM的实施必然会对煤中有机质产生一定的影响。整体上人们对ScCO₂与煤中有机质的作用过程缺乏研究，且尚未探索不同煤阶、不同地压、温压条件下二氧化碳与煤中有机质作用差异。

二氧化碳与煤中有机质反应，会引起煤储层孔隙结构的变化，进而影响二氧化碳在煤层中的分布，甚至改变煤层中二氧化碳的封存能力。目前针对不同地压、不同温度、不同压力和不同煤阶等条件下二氧化碳与煤中有机质的反应速率还缺乏实验研究，因此，本发明提供一种不同地压下二氧化碳与煤中有机质反应速率测试方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种不同地压下二氧化碳与煤中有机质反应速率测试方法，本发明能够测试不同地压、不同温度、不同压力、不同煤样条件下二氧化碳与煤样中有机质的反应速率，可为注CO₂后与煤中有机质反应引起的煤储层孔隙结构变化提供一定的理论依据，为二氧化碳煤层封存现场试验提供一定的参考。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

不同地压下二氧化碳与煤中有机质反应速率测试方法，包括以下步骤：

一、组装一种二氧化碳与煤中有机质反应速率实验系统，该二氧化碳与煤中有机质反应速率实验系统包括气体注入装置、煤样反应装置和有机质测量装置；

二、去除煤样中矿物质后，将煤样和煤层顶板放入煤样反应装置中，并模拟地压；

三、设定煤样反应装置内部的温度；

四、通过气体注入装置将二氧化碳注入煤样反应装置釜，直至设计反应压力，使超临界二氧化碳与煤样中有机质反应；

五、反应一定时间t后，再将煤样反应装置中反应后的二氧化碳携带有机质注入到有机质测量装置中，通过有机质测量装置测得反应时间为t时超临界二氧化碳对煤中有机质的溶蚀率；

六、采用相同质量的同种煤样，将反应时间设计为2t，重复以上实验步骤（二）-（五），测得反应时间为2t时的溶蚀率，计算求出单位时间t的溶蚀率；改变反应时间，重复实验即可得到不同反应时间条件下单位时间t的溶蚀率，进而得出在该地压、温度压力条件下二氧化碳与煤中有机质反应速率；

七、改变地压、温度、反应压力和煤样，重复实验，得出不同反应条件下二氧化碳与煤中有机质反应速率。

该二氧化碳与煤中有机质反应速率实验系统还包括二氧化碳钢瓶和计算机，二氧化碳钢瓶的顶部出气端通过气体注入装置与煤样反应装置的进气端连接，煤样反应装置的出气端与有机质测量装置的进气端连接，计算机分别与气体注入装置、煤样反应装置和有机质测量装置信号连接。