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        ★ 清潔利用 ★

        焦作礦區無煙煤吸附特征研究及其影響因素分析

        姬玉平1,3,張和偉2,李可心4,徐 影1,3,張曉昂1,3

        (1.河南豫中地質勘查工程有限公司,河南省鄭州市,450016;2.中國礦業大學煤層氣資源與成藏過程教育部重點實驗室,江蘇省徐州市,221008;3.河南省能源鉆井工程技術研究中心,河南省鄭州市,450016;4. 中石油華北油田山西煤層氣勘探開發分公司,山西省長治市,046000)

        摘 要 吸附性是影響煤層氣成藏與資源潛力的關鍵因素?;诮棺鞯V區7口煤層氣井的18個無煙煤樣品的煤質特征分析和甲烷等溫吸附試驗,研究了焦作礦區無煙煤吸附特征及其影響因素。研究結果表明,研究區無煙煤組分以鏡質組為主,其次為惰質組和礦物質;空氣干燥基蘭氏體積為33.07~43.62 m3/t,蘭氏壓力為1.87~3.25 MPa;蘭氏體積與鏡質組和惰質組含量之間無相關關系,而與礦物質呈弱負相關關系;隨著鏡質組反射率增加,蘭氏體積呈先增大后降低的趨勢,在3.8%左右達到最大值;蘭氏體積與C元素含量、H/C原子比呈正相關關系,與O/C原子比、水分含量、灰分和揮發分產率呈負相關關系。多元線性回歸分析得出,固定碳含量和水分含量是影響研究區甲烷吸附的關鍵因素,該研究旨在對研究區煤層氣勘探開發及有利區選取提供借鑒。

        關鍵詞 焦作礦區;無煙煤;吸附特征;影響因素

        煤層氣是我國最重要的非常規天然氣資源之一,是一種安全、清潔、開采潛力大的能源[1]。煤層氣是自源型儲層,與常規儲層相比具有不同的特征[2],煤層氣主要以吸附的方式賦存在孔裂隙表面。一般認為,甲烷在煤表面的吸附符合單分子層吸附理論,其吸附能力可用朗格繆爾(Langmuir)方程進行表征。煤對甲烷的吸附能力受許多因素的影響,包括成熟度(煤級)[3-4]、煤顯微組分[5]、孔結構[6-7]、灰分產率[8]、水分含量[9]、儲層溫度、壓力[10]和地層特征[11]等。研究表明,煤的成熟度在較大程度上直接決定了其對甲烷的吸附能力,并可能掩蓋煤顯微組分的影響[3, 12]。富鏡質組煤往往比富惰質組煤具有更高的吸附容量,其主要原因是鏡質組微孔更為發育、具有更大的內表面積[13-15]。煤的灰分產率與甲烷吸附量呈負相關關系[3],進一步反映了影響甲烷儲集能力的關鍵成分是有機顯微組分。同理,煤的水分含量對甲烷吸附也有負面影響[9, 12, 13, 16],其影響程度與臨界含水率有關,當煤中水分含量超過臨界值,對甲烷的吸附能力不會再降低[17]。此外,也有學者從原子及分子結構的角度,探索了雜原子的含量[18-20]以及氧和氮等基團控制著煤對甲烷的吸附能力[21]。

        焦作礦區煤級較高,目前對于甲烷吸附性及其與煤質的關系認識不清,制約了焦作礦區煤層氣的勘探開發。針對這一關鍵問題,通過系統整理與分析數據,探討其吸附特征及其主控因素,為焦作礦區煤層氣資源潛力評價提供參考。

        1 地質背景

        焦作礦區位于華北晚古生代聚煤盆地的南部,處于華北板塊板內太行構造區太行斷隆的南段。地層由老到新發育有太古界、下元古界、上元古界震旦系、下古生界寒武系和奧陶系、上古生界石炭系和二疊系、中生界三疊系、新生界。太行斷隆區總體構造以斷塊構造為特征,以斷裂構造為主要形式。區內地層傾角較小,一般小于20°,發育NE和NWW向斷裂,多為高角度正斷層,交織成網,組合成地塹、地壘、掀斜斷塊和裂陷盆地等構造樣式。根據斷層及位置分布將焦作礦區從南至北分為3個斷陷,即南部斷陷(盤古寺斷層-鳳凰嶺斷層之間)、中部斷陷(鳳凰嶺斷層-峪河斷層之間)和北部斷陷(峪河斷層-礦區邊界)。

        2 樣品采集與測試

        樣品來源于焦作礦區煤層氣勘探開發示范區7口井二疊系21煤心樣品。該區單煤層厚度在3.9~10.37 m之間,煤層埋深介于408.64~1 156.28 m之間。

        為了研究煤的化學性質對甲烷吸附容量的影響,對18個樣品進行了煤巖顯微組分分析、鏡質組最大反射率測定、工業分析、元素分析、全硫含量測定和甲烷等溫吸附試驗。其中煤巖顯微組分、鏡質組反射率、工業分析、元素分析和全硫測定均嚴格按照國家標準執行。等溫吸附測試則按照原位溫度確定,分別測試了空氣干燥基、平衡水分基和干燥無灰基條件下煤樣的甲烷吸附量。

        3 煤巖煤質及甲烷吸附特征

        樣品工業分析與元素分析結果見表1。

        由表1的工業分析結果可知,研究區樣品的水分含量較低,介于0.82%~3.34%之間,平均值為1.57%;灰分含量波動較大,介于7.59%~18.2%之間,平均值為12.22%,屬于中-低灰煤;揮發分含量介于4.05%~8.26%之間,平均值為5.97%;固定碳含量介于74.54%~85.18%之間,平均值為80.26%。

        由表1的元素分析結果顯示可知,碳元素含量最高,其次為氧元素,硫元素含量最低;碳元素含量介于77.03%~95.47%之間,平均值為89.68%;氧元素含量介于0.13%~19.21%之間,平均值為6.08%;氫元素含量介于2.38%~3.21%之間,平均值為2.82%;氮元素含量介于0.61%~1.22%之間,平均值為1.01%;硫元素含量介于0.28%~0.41%之間,平均值為0.33%,屬于特低硫煤。

        樣品甲烷等溫吸附結果見表2。

        1 樣品工業分析與元素分析結果

        樣品編號工業分析/%MadAdVdafFCad元素分析/%CHNStOZ11.087.596.1585.1893.933.191.040.411.43Z21.1611.254.7882.8192.233.211.140.363.06ML12.0118.205.0774.7294.162.791.050.301.70ML20.8215.945.4577.7977.032.381.050.3319.20ML32.2411.496.3879.8995.302.811.160.300.43MJ10.869.867.0282.2682.512.540.840.3013.40MJ21.6312.834.7080.8492.892.811.220.282.80MX11.858.944.8784.3495.472.951.140.310.13MX21.1410.656.0682.1592.573.011.110.342.97MX31.669.816.8981.6495.092.961.200.330.42E113.2412.155.6179.0093.602.730.820.332.52E123.3411.114.0581.5093.342.721.140.292.51E210.8614.865.7178.5792.763.151.040.342.71E220.9110.175.9482.9893.472.850.980.342.36E230.8712.685.8980.5689.812.611.010.346.23MC11.5116.597.3674.5479.542.740.650.3616.20MC21.5414.788.2675.4277.042.650.610.3418.90MC31.6011.227.2979.8983.582.720.950.3612.40

        2 樣品甲烷等溫吸附結果

        樣品編號深度/m溫度/℃鏡質組/%惰質組/%無機組分/%平衡水分/%V L /(m3·t-1)VL,adVL,emPL/MPaRo,max/%Z1684.6420.087.912.10.48.5641.7538.151.873.77Z2686.6420.078.321.73.69.8741.6137.452.154.00ML1544.0520.070.629.43.814.2236.3631.052.444.12ML2546.0820.049.950.14.514.2939.1333.492.714.41ML3547.2020.075.124.93.49.1339.8936.152.644.26MJ1426.1122.052.547.56.716.0535.6329.882.023.47MJ2427.4622.073.226.87.07.5140.2037.102.813.69MX1537.2022.078.121.92.110.7243.6238.872.863.70MX2538.1022.061.938.11.111.9242.9436.502.294.03MX3539.1022.058.341.73.28.8442.1138.292.863.70E11774.1122.088.711.35.613.7636.3932.452.454.55E12778.0322.082.617.45.17.1840.9235.583.254.58E21945.5627.567.732.34.214.4435.6930.012.684.62E22947.3627.567.332.73.37.2240.3735.183.114.67E23948.3827.574.225.810.613.2837.6831.552.694.64MC11 151.2727.565.029.25.819.1333.0726.682.013.42MC21 152.5727.569.024.26.811.9733.9930.522.203.40MC31 154.6727.581.312.56.216.5837.8331.512.333.57

        由表2可以看出,研究區樣品的鏡質體最大反射率(Ro,max)介于3.40%~4.67%之間,平均值為4.03%,屬于超無煙煤;樣品以有機質為主,有機組分含量介于89.4%~99.6%之間,平均值為95.36%;無機組分含量僅占0.4%~10.6%,平均值為4.63%;有機顯微組分中殼質組完全不發育,鏡質組含量介于49.9%~88.7%之間,平均值為71.24%;惰質組含量介于11.3%~50.1%之間,平均值為27.76%。

        由表2還可以看出,研究區煤巖樣品吸附能力普遍較高,空氣干燥基蘭氏體積介于33.07~43.62 m3/t之間,平均值為38.84 m3/t;平衡水分基蘭氏體積介于26.68~38.87 m3/t,平均值為33.91 m3/t;蘭氏壓力介于1.87~3.25 MPa,平均值為2.52 MPa,蘭氏壓力相對較低,符合華北整體低蘭氏壓力特征的規律。

        4 影響煤層氣吸附因素分析

        4.1 煤變質程度的影響

        煤鏡質體最大反射率與蘭氏體積和蘭氏壓力的關系如圖1所示。

        圖1 煤鏡質體最大反射率與蘭氏體積和蘭氏壓力的關系

        隨著煤變質程度的增加,蘭氏體積呈現出先增加后降低的趨勢,約在3.8%達到峰值,與前人認為鏡質體最大反射率在3.5%~4.0%之后出現下降趨勢基本吻合[22-25]。究其原因主要是隨著煤級的增高,煤儲層微小孔增多,可供甲烷吸附的表面積大大增加;但煤變質程度超過一定臨界值,增碳、脫氫和脫氧作用繼續增強,煤體更趨向均一化,煤芳香環定向性迅速增強,逐漸向石墨結構演化,晶格缺陷不斷減少,導致煤微孔開始減少、甲烷吸附能力降低[26]。隨著鏡質組反射率增加,蘭氏壓力整體呈上升趨勢,反映了高煤級條件下有利于煤層氣解吸。

        4.2 煤巖石學組成的影響

        煤的巖石學組成包括有機顯微組分和無機礦物,就有機顯微組分而言,一般認為殼質組的吸附能力最低,鏡質組和惰質組的吸附能力較強[14, 27]。但煤顯微組分對甲烷吸附容量的影響較為復雜,單一因素對吸附量的影響不是很明顯。焦作礦區煤的吸附量與鏡質組含量相關關系離散,但整體呈正相關關系,煤鏡質組含量與蘭氏體積的關系如圖2所示;隨惰質組含量的增加呈遞增趨勢,煤惰質組含量與蘭氏體積的關系如圖3所示。

        圖2 煤鏡質組含量與蘭氏體積的關系

        圖3 煤惰質組含量與蘭氏體積的關系

        鏡質組變質孔隙較多,是煤最大吸附量與鏡質組呈正相關的直接原因[28]。在低階煤中,鏡質組對甲烷的吸附容量更大,惰質組較??;而高煤階煤則相反[29],鏡質組含量控制著煤甲烷的最大吸附量,但絲質體控制能力更強[30],如沁水盆地寺河煤礦無煙煤甲烷最大吸附量與惰質組含量呈正相關,與鏡質組含量呈負相關[31]。產生這些結果的原因可能與微孔的發育和分布有關。此外,水分含量對最大吸附量的負效應會覆蓋有機組分的正效應[24]。隨著礦物含量的增加,煤吸附量降低,其一是因為礦物的吸附能力很弱或沒有吸附,其二是因為礦物的存在會堵塞孔隙導致煤的有效吸附空間減小,吸附能力減弱。無機組分含量與蘭氏體積的關系如圖4所示。

        圖4 無機組分含量與蘭氏體積的關系

        4.3 煤元素組成的影響

        蘭氏體積隨著煤中碳元素含量的增加而增加,這是因為隨著碳原子的增加,苯環結構變得更加緊密,微孔之間的距離變小,單個孔的吸附勢能逐漸增大,所有孔的有效吸附位置也相應增加[32],因此吸附量增大。碳元素含量與蘭氏體積的關系如圖5所示。

        圖5 碳元素含量與蘭氏體積的關系

        蘭氏體積隨著H/C原子比的增加呈現出增加趨勢,但在27.5℃時吸附量并不遵循正比的規律。H/C原子比與蘭氏體積的關系如圖6所示。

        本次研究的18個樣品的氧元素含量遠超平均值,且水分含量相對較大。赫爾格森(Helgeson)等[33]、羅伯特(Roberts)等[34]和達奇(Dacis)等[35]研究專家認為,氫原子主要以甲基或亞甲基的形式存在于芳香族化合物的側鏈上,并證明了該類化合物對甲烷的吸附能力大于醛、羧基和羥基等含氧官能團的吸附能力。筆者認為是水分和氧元素含量的負效應覆蓋或抵消了氫元素的正效應,導致規律發生改變。

        圖6 H/C原子比與蘭氏體積的關系

        煤中天然氧的含量對其吸附甲烷的能力起主要作用,蘭氏體積隨著O/C原子比增加而降低,氧表面基數較高的煤疏水性較低,甲烷吸附量較低[36]。隨著O/C原子比的增加,分子的氧基團和極化率增加,多環芳烴的數目相應減少,這意味著苯環之間的距離增加[37]。因此,有效吸附孔會降低甲烷的吸附容量。此外,含氧基團會堵塞孔道入口,不利于甲烷等非極性分子的吸附[38-39]。O/C原子比與蘭氏體積的關系如圖7所示。

        圖7 O/C原子比與蘭氏體積的關系

        4.4 煤工業組分含量的影響

        水是極性分子,極性鍵的存在使水分子與煤孔隙或煤中大分子的結構缺陷之間的結合力更強、更緊密[40]。對于甲烷氣體,水分子優先吸附在煤中,并占據一定的內表面積。隨著煤中含水率的增加(不超過臨界含水率),越來越多的水分子被吸附在煤的內表面,導致甲烷所占據的吸附位置減少,甲烷的最大吸附量降低;當含水率超過臨界含水率時,甲烷的最大吸附量降低,甲烷的最大吸附量不再受含水率變化的影響。由于煤樣含水率小于臨界含水率,因此蘭氏體積隨含水率的增加而減小。平衡水分含量與蘭氏體積的關系如圖8所示。

        圖8 平衡水分含量與蘭氏體積的關系

        隨著固定碳含量的增加,蘭氏體積呈上升趨勢,且相關性較強,固定碳含量與蘭氏體積的關系如圖9所示。

        圖9 固定碳含量與蘭氏體積的關系

        隨著灰分產率的增加,蘭氏體積呈線性下降,說明煤中的灰分起到了簡單的稀釋劑作用[3],填充了孔隙[25, 41],從而減小了甲烷的有效儲存空間。拉克西米(Laxmi)和克羅斯戴爾(Crossdale)[3]得出結論,當灰分含量極高時,煤對甲烷的吸附容量變得非常小。這一間接關系可以預測甲烷傾向于吸附在煤的孔隙表面,而不是吸附在無機物的孔隙表面?;曳之a率與蘭氏體積的關系如圖10所示。

        圖10 灰分產率與蘭氏體積的關系

        揮發分產率與蘭氏體積呈負相關關系,即甲烷吸附容量隨揮發分產率的增加而降低。揮發分主要來自煤中具有大分子結構的小分子官能團和側鏈的熱解產物,其余為固定碳[32]。通過對煤樣的工業分析發現,揮發分產率和固定碳含量之間存在著矛盾關系,即蘭氏體積和揮發分產率之間的關系與蘭氏體積和固定碳含量之間的關系正好相反。揮發分產率與蘭氏體積的關系如圖11所示。

        圖11 揮發分產率與蘭氏體積的關系

        4.5 主控因素分析

        為進一步分析影響無煙煤最大吸附量的主控因素,對上述影響因素進行了皮爾遜(Pearson)相關性檢驗[42]。結果顯示,在0.01級別相關性最顯著的因素從強到弱依次為:固定碳含量、水分含量、灰分含量以及碳元素含量,相關性均大于0.7。通過對上述相關性較強的影響因素進行多元線性回歸分析發現,固定碳含量和水分含量與最大吸附量相關顯著性最強。因此,認為固定碳含量與水分含量是無煙煤最大吸附量的主控因素。

        5 結論

        本研究通過一系列試驗研究了無煙煤甲烷吸附性影響因素,對煤層氣開發有利區選取具有指導意義。

        (1)蘭氏體積與鏡質組或惰質組含量之間沒有統一的正相關或負相關關系。富含鏡質組和惰質組的煤有相似的蘭氏體積。此外,無機礦物含量與蘭氏體積呈弱負相關。

        (2)蘭氏體積與碳元素含量、H/C原子比呈正相關,與O/C原子比呈負相關。這些關系的關聯式和相關系數表明,元素間的碳、氧含量是影響甲烷吸附容量的主要因素。

        (3)工業分析參數(水分、灰分、固定碳和揮發分)對甲烷吸附量的影響表明,水分、灰分和揮發分對甲烷吸附量有負影響,固定碳含量與甲烷吸附量有很好的正相關關系。對這些工業分析參數的主成分回歸分析表明,灰分含量和固定碳含量是影響甲烷吸附的重要控制因素。

        (4)分析表明,固定碳含量與水分含量是影響甲烷吸附量的重要因素。煤層氣開發有利區選取應當選擇甲烷吸附量大的地區,即選擇含有高固定碳含量、低水分含量的地區。

        參考文獻:

        [1] 袁亮, 秦勇.關于中國煤層氣產業發展的戰略思考[C]// 中國工程院/國家能源局能源論壇.中國工程院;國家能源局, 2012.

        [2] JR W B A. Coalbed gas systems, resources, and production and a review of contrasting cases from the San Juan and Powder River basins [J]. Aapg Bulletin, 2002, 86(11): 1853-1890.

        [3] LAXMINARAYANA C, CROSDALE P J. Role of coal type and rank on methane sorption characteristics of Bowen Basin, Australia coals [J]. International Journal of Coal Geology, 1999, 40(4): 309-325.

        [4] GARNIER C, FINQUENEISEL G, ZIMNY T, et al. Selection of coals of different maturities for CO2 Storage by modelling of CH4 and CO2 adsorption isotherms [J]. Nrnaonal Jornal of Oal Gology, 2011, 87(2): 80-86.

        [5] YAO Y, LIU D, TANG D, et al. Fractal characterization of adsorption-pores of coals from North China: An investigation on CH4 adsorption capacity of coals [J]. International Journal of Coal Geology, 2008, 73(1): 27-42.

        [6] WALKER R, GLIKSON M, MASTALERZ M. Relations between coal petrology and gas content in the Upper Newlands Seam, Central Queensland, Australia [J]. International Journal of Coal Geology, 2001, 46(2-4): 83-92.

        [7] CAI, Y., LIU, et al. Pore structure and its impact on CH4 adsorption capacity and flow capability of bituminous and subbituminous coals from Northeast China [J]. Fuel Guildford, 2013, 103:258-268.

        [8] BUSCH A, GENSTERBLUM Y. CBM and CO2-ECBM related sorption processes in coal: a review [J]. International Journal of Coal Geology, 2011, 87(2): 49-71.

        [9] CROSDALE P J, MOORE T A, MARES T E. Influence of moisture content and temperature on methane adsorption isotherm analysis for coals from a low-rank, biogenically-sourced gas reservoir [J]. International Journal of Coal Geology, 2008, 76(1-2): 166-174.

        [10] TAYLOR G H, TEICHMüLLER M, DAVIS A, et al. Organic petrology [J]. Earth Science Reviews, 1999, 47:1-4.

        [11] PASHIN J C. Stratigraphy and structure of coalbed methane reservoirs in the United States: An overview [J]. International Journal of Coal Geology, 1998, 35(1-4): 209-240.

        [12] LEVY J H, DAY S J, KILLINGLEY J S. Methane capacities of Bowen Basin coals related to coal properties [J]. Fuel, 1997, 76(9): 813-819.

        [13] BUSTIN C R C M. Binary gas adsorption/desorption isotherms: effect of moisture and coal composition upon carbon dioxide selectivity over methane [J]. International Journal of Coal Geology, 2000,42(4):241-271.

        [14] MASTALERZ M, GLUSKOTER H, RUPP J. Carbon dioxide and methane sorption in high volatile bituminous coals from Indiana, USA [J]. International Journal of Coal Geology, 2004, 60(1): 43-55.

        [15] A.HILDENBRAND, B. M K, A.BUSCH. Evolution of methane sorption capacity of coal seams as a function of burial history-a case study from the Campine Basin, NE Belgium [J]. International Journal of Coal Geology, 2006,66(3):179-203.

        [16] OZDEMIR E, SCHROEDER K. Effect of moisture on adsorption isotherms and adsorption capacities of CO2 on coals [J]. Energy & Fuels, 2009, 23(5): 2821-2831.

        [17] DAY S, SAKUROVS R, WEIR S. Supercritical gas sorption on moist coals [J]. International Journal of Coal Geology, 2008, 74(3): 203-214.

        [18] XIA W, WANG Y, BERGSTRAESSER R, et al. Surface characterization of oxygen-functionalized multi-walled carbon nanotubes by high-resolution X-ray photoelectron spectroscopy and temperature-programmed desorption [J]. Applied Surface Science, 2007, 254(1): 247-250.

        [19] WEPASNICK K A, SMITH B A, SCHROTE K E, et al. Surface and structural characterization of multi-walled carbon nanotubes following different oxidative treatments [J]. Carbon, 2011, 49(1): 24-36.

        [20] BORAH D, SATOKAWA S, KATO S, et al. Characterization of chemically modified carbon black for sorption application [J]. Applied Surface Science, 2008, 254(10): 3049-3056.

        [21] JOUBERT J I, GREIN C T, BIENSTOCK D. Effect of moisture on the methane capacity of American coals [J]. Fuel, 1974, 53(3): 186-191.

        [22] 秦勇. 中國高煤級煤的顯微巖石學特征及結構演化 [D].徐州:中國礦業大學, 1994.

        [23] 秦勇. 再論煤中大分子基本結構單元演化的拼疊作用 [J]. 地學前緣, 1999, 6(S1): 29-34.

        [24] 鐘玲文. 煤的吸附性能及影響因素 [J]. 地球科學-中國地質大學學報, 2004, 29(3): 327-332.

        [25] 姚艷斌, 劉大錳. 華北重點礦區煤儲層吸附特征及其影響因素 [J]. 中國礦業大學學報, 2007, 36(3): 308-314.

        [26] 劉宇. 煤鏡質組結構演化對甲烷吸附的分子級作用機理 [D]. 徐州:中國礦業大學, 2019.

        [27] VALIX B M. Coalbed methane sorption related to coal composition [J]. International Journal of Coal Geology, 1998, 34(1-4):147-158.

        [28] 秦勇, 傅雪海, 葉建平, 等. 中國煤儲層巖石物理學因素控氣特征及機理 [J]. 中國礦業大學學報, 1999, 28(1): 14-19.

        [29] LIU L, JIN C, LI L, et al. Coalbed methane adsorption capacity related to maceral compositions [J]. Energy Exploration & Exploitation, 2020, 38(1): 79-91.

        [30] KAI Z, TANG D, SHU T, et al. Study on influence factors of adsorption capacity ofdifferent metamorphic degree coals [J]. Coal ence & Technology, 2017, 45(5): 192-197.

        [31] WANG M S, ZOU G G, ZHU R B. Relationship between Maceral of Coal and Coal-bed Methane adsorption ability in Sihe Coalmine of Qinshui Basin, China [J]. IOP Conference Series Materials Science and Engineering, 2018, 359(1): 12-26.

        [32] 劉胖. 中高階煙煤對甲烷的吸附/解吸特征研究 [D].西安:西安科技大學, 2010.

        [33] HELGESON H C, RICHARD L, MCKENZIE W F, et al. A chemical and thermodynamic model of oil generation in hydrocarbon source rocks [J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2009, 73(3): 594-695.

        [34] ROBERTS M J, EVERSON R C, NEOMAGUS H W J P, et al. Influence of maceral composition on the structure, properties and behaviour of chars derived from South African coals [J]. Fuel, 2015, 142:9-20.

        [35] DAVIS K A, HURT R H, YANG N, et al. Evolution of char chemistry, crystallinity, and ultrafine structure during pulverized-coal combustion [J]. Combustion & Flame, 1995, 100(1): 31-40.

        [36] HAO S, WEN J, YU X, et al. Effect of the surface oxygen groups on methane adsorption on coals [J]. Applied Surface Science, 2013, 264(1): 433-442.

        [37] BASTOS-NETO M, CANABRAVA D V, TORRES A E B, et al. Effects of textural and surface characteristics of microporous activated carbons on the methane adsorption capacity at high pressures [J]. Applied Surface Science, 2007, 253(13): 5721-5725.

        [38] ALMAZáN-ALMAZáN M C, PéREZ-MENDOZA M, DOMINGO-GARCíA M, et al. The role of the porosity and oxygen groups on the adsorption of n-alkanes, benzene, trichloroethylene and 1,2-dichloroethane on active carbons at zero surface coverage [J]. Carbon, 2007, 45(9): 1777-1785.

        [39] CUERVO M R, ASEDEGBEGA-NIETO E, DíAZ E, et al. Modification of the adsorption properties of high surface area graphites by oxygen functional groups [J]. Carbon, 2008, 46(15): 2096-2106.

        [40] 傅雪海, 秦勇, 韋重韜. 煤層氣地質學 [M].徐州:中國礦業大學出版社, 2007.

        [41] LI Q, LIN B, WANG K, et al. Surface properties of pulverized coal and its effects on coal mine methane adsorption behaviors under ambient conditions [J]. Powder Technology An International Journal on the Science & Technology of Wet & Dry Particulate Systems, 2015,270:278-286.

        [42] 楊文遠, 梁紅, 喬智威. 高通量篩選金屬-有機框架:分離天然氣中的硫化氫和二氧化碳 [J]. 化學學報, 2018, 76(10): 785-792.

        Adsorption characteristics study and influencing factors analysis of anthracite in Jiaozuo mining area

        JI Yuping1,3, ZHANG Hewei2, LI Kexin4, XU Ying1,3, ZHANG Xiaoang1,3

        (1. Henan Yuzhong Geological Exploration Engineering Co., Ltd., Zhengzhou, Henan 450016, China;2. Key Laboratory of Coalbed Methane Resources & Reservoir Formation Process, Ministry of Education, China University of Mining and Technology, Xuzhou, Jiangsu 221008, China;3. Henan Energy Drilling Engineering Technology Research Center, Zhengzhou, Henan 450016, China;4. Shanxi Coalbed Methane Exploration and Development Branch Company, PetroChina Huabei Oilfield Company, Changzhi, Shanxi 046000, China)

        Abstract Adsorbability is a key factor affecting coalbed methane reservoir formation and resource potential. Based on the coal quality characteristics analysis and methane isothermal adsorption experiments of 18 anthracite samples from 7 coalbed methane wells in Jiaozuo coalfield, the adsorption characteristics and influencing factors of anthracite in Jiaozuo coalfield were studied. The results showed that the coal component in the study area is mainly composed of vitrinite, followed by inertinite and minerals; the air dry basis Langmuir volume was 33.07~43.62 m3/t and the Langmuir pressure was 1.87~3.25 MPa. Langmuir volume has no correlation with vitrinite and inertinite content, but had a weak negative correlation with minerals. With the increase of vitrinite reflectance, Langmuir volume increased first and then decreased, reaching the maximum value at about 3.8%; Langmuir volume was positively correlated with C element content and H/C atom ratio, was negatively correlated with O/C atom ratio, water content, ash and volatile yield. Multiple linear regression analysis results showed that fixed carbon content and water content were the key factors affecting the methane adsorption in the study area. The study results could provide reference for coalbed methane exploration and development and favorable areas selection in the study area.

        Key words Jiaozuo mining area, anthracite, adsorption characteristics, influencing factors

        中圖分類號 TD712

        文獻標志碼 A

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        引用格式:姬玉平,張和偉,李可心,等. 焦作礦區無煙煤吸附特征研究及其影響因素分析[J].中國煤炭,2021,47(8):54-62.doi:10.19880/j.cnki.ccm.2021.08.009

        JI Yuping,ZHANG Hewei,LI Kexin,et al. Adsorption characteristics study and influencing factors analysis of anthracite in Jiaozuo mining area [J]. China Coal, 2021,47(8):54-62. doi:10.19880/j.cnki.ccm.2021.08.009

        作者簡介:姬玉平(1967-),男,山西沁水人,河南豫中地質勘查工程公司高級工程師,主要從事煤田地質與煤層氣方面研究。E-mail: hnyzzgb@163.com

        (責任編輯 王雅琴)

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