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低阶煤孔隙结构对瓦斯吸附特性影响的试验研究
低阶煤孔隙结构对瓦斯吸附特性影响的试验研究
煤层气资源是一种重要的清洁能源，通过煤层气开采可以实现资源开发利用和环境保护的双赢。煤层气主要存在于煤的孔隙中，因此煤的孔隙结构对煤层气的吸附和解吸有重要影响。本文采用差热分析-热重分析（DTA-TG）和低温氮吸附法等方法，对不同低阶煤孔隙结构对瓦斯吸附特性的影响进行试验研究。
首先，本文分别选取了三种低阶煤（煤C、煤D、煤E）作为研究对象。通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段对其孔隙结构和表面形貌进行表征。结果显示，煤C孔隙结构相对均匀，孔径范围较窄，主要为介孔和微孔，表面形貌较光滑；煤D孔隙呈多层结构，孔径范围较宽，主要为介孔和大孔，表面形貌较不规则；煤E孔隙呈网状结构，孔径范围较宽，主要为微孔和介孔，表面形貌较粗糙。
接下来，采用DTA-TG法对三种低阶煤在不同温度下的瓦斯吸附量进行测试。结果显示，三种煤均在较低温度下（<50℃）即开始释放含瓦斯的气体。在热解温度为400℃和500℃时，煤C和煤D的瓦斯吸附量明显高于煤E。这可能与煤C和煤D的孔径范围较窄，有利于瓦斯吸附，而煤E孔径较宽，孔壁较粗糙，不利于瓦斯吸附有关。
最后，通过低温氮吸附试验对三种煤的孔隙特征进行细致分析。结果显示，三种煤的比表面积均在10~50m2/g之间，煤C和煤E的孔径分布比较集中，分别在3~10nm和2~5nm之间，而煤D孔径分布相对均匀，范围在2~30nm之间。这与前面的DTA-TG结果基本一致，说明低阶煤的孔径范围和分布对瓦斯吸附有较大影响。
综上所述，本文通过DTA-TG和低温氮吸附试验，研究了低阶煤孔隙结构对瓦斯吸附特性的影响。结果表明，低阶煤的孔径范围和分布对煤层气储层的有效性有重要影响，深入了解煤的孔隙结构和表面形貌特征，可为煤层气开发提供重要指导。