1、世界的能源消費結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了數(shù)次變革，18世紀煤炭替代柴薪，19世紀中葉煤炭逐漸占據(jù)能源主導地位。20世界60年代初期，大量的廉價石油和天然氣動搖了煤炭經(jīng)濟，煤炭工業(yè)逐漸衰落，同時也削弱了煤炭科學研究，使之處在停滯不前的狀況。之后幾次石油危機又重新喚起人們對煤炭的興趣，危機中石油價格的驚人上漲，又一次改變了能源結(jié)構(gòu)的面貌，恢復了煤在能源結(jié)構(gòu)中的地位。到20世紀80年代，環(huán)境保護問題沖擊著煤炭工業(yè)的發(fā)展和研究進程，促使國內(nèi)外煤炭專家關(guān)注煤在生

2、產(chǎn)燃燒利用過程中產(chǎn)生的各種有害物質(zhì)，并加快了對煤炭生產(chǎn)過程中，煤層中伴生能源甲烷的研究。利用二氧化碳驅(qū)替煤層中的甲烷，既可以地質(zhì)封存溫室氣體二氧化碳，又可以提高清潔能源甲烷抽采濃度，一舉兩得，具有特殊意義。
　　本文利用大尺寸（100×100×200mm）原煤試件，在煤樣含水率為0％、2%、4%、6%、8%條件下對 CH4和 CO2在煤體中的滲透特性和 CO2驅(qū)替CH4進行試驗，通過自主研發(fā)了MCQ-Ⅱ型試驗設備采集數(shù)據(jù)，并進行了

3、分析對比，主要內(nèi)容如下：
　　（1）在體積應力31MPa，溫度25℃，滲透壓6MPa條件下，分別對1＃和2#煤樣試件進行含水率為0%、2%、4%、6%、8%的CH4和CO2滲透性實驗，結(jié)果表明，含水率8%的氣體滲透率略低于含水率6%氣體滲透率，CH4和 CO2滲透率分別為1.458×10-4md和1.607×10-4md，1.969×10-4md和2.442×10-4md;含水率4%氣體滲透率略低于含水率2%氣體滲透率，CH4和C

4、O2滲透率分別為4.569×10-4md和9.46×10-4md，6.606×10-4md和10.12×10-4md。說明氣體滲透率隨著煤體含水率增加而減小，且符合指數(shù)關(guān)系規(guī)律。
　?。?）在25℃，實驗選取了3組條件，分別為滲透壓4MPa，體積應力22MPa，25MPa，28MPa；滲透壓4.5MPa，體積應力22MPa，25MPa，28MPa；滲透壓5MPa，體積應力22MPa，25MPa，28MPa。測得氣體滲透率隨著體積應

5、力增高而降低，符合指數(shù)關(guān)系式；在恒溫25℃，體積應力25MPa條件下，測得滲透壓4MPa，4.5MPa，5MPa，6MPa相應的氣體滲透率，結(jié)果表明，氣體滲透率隨著滲透壓增高而增高。滲透壓4MPa時，甲烷和二氧化碳氣體滲透率最低，分別為0.020md和0.070463md，滲透壓為6MPa時，甲烷和二氧化碳氣體滲透率最高，分別為0.202548md和0.1md。
　　（3）在相同溫壓條件下，煤樣含水率8%的驅(qū)替置換比略高于含水率6

6、%驅(qū)替置換比，分別為31和30.2，煤樣含水率4%驅(qū)替置換比略高于含水率2%驅(qū)替置換比相近，分別為23.4和21.9，煤樣不含水時驅(qū)替置換比最低，為2.478。說明驅(qū)替置換比隨著煤體含水率的增加而增加。
　?。?）CO2驅(qū)替CH4過程中，測得煤樣不含水時出口處CH4氣體所占體積百分比和累積產(chǎn)量最高，驅(qū)替結(jié)束時出口處 CH4百分比降至20%，CH4累積產(chǎn)出量為6.34L；隨著煤樣含水率增加，出口處CH4體積百分比和累積產(chǎn)量逐漸降低。

7、含水率8%時出口處CH4體積百分比和累積產(chǎn)量最低，驅(qū)替結(jié)束時分別為0.3%和0.018L。
　?。?）在CO2驅(qū)替CH4過程中，隨著煤體含水率的增高，煤樣儲存CO2體積減少。不含水時煤樣儲存CO2體積為15.707L，含水率增加到2%煤樣儲存CO2體積為1.441L，含水率4%煤樣儲存CO2體積為0.936L，煤樣含水率時6%儲存CO2體積為0.634L，當含水率高達8%時，煤樣儲存CO2體積僅為0.558L，僅為不含水煤樣儲存C