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煤层水锁效应的消除及其对甲烷解吸特性的影响

         
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为研究气润湿反转剂对缓解煤层水锁效应,提高煤层瓦斯解吸速度,采用气润湿反转技术改变煤体的润湿性、降低煤体表面自由能,进而提高瓦斯抽采效率。以0,0.2%,0.5%,0.8%,1%和1.5%的质量分数对2种气润湿反转剂进行稀释,制备出不同浓度的气润湿反转剂溶液,并将其对煤样进行处理。首先利用接触角测量仪对煤样进行接触角和表面张力的测定,验证两种表面活性剂的基本特征。然后,在不同吸附平衡压力条件下,对干燥/含水煤样的解吸量和解吸速率进行测定,对比气润湿反转剂处理前后的效果差异;同时利用解吸公式进行解吸量的拟合,得到极限解吸量和拟合度大小。研究结果表明:随着表面活性剂浓度的增加,煤样表面接触角逐渐增加、溶液表面张力逐渐减小。在气润湿反转剂浓度达到0.5%时,实现了煤体表面润湿性的由亲水性向疏水性的转变,且具有较低的表面张力。在2种表面活性剂中,均具有疏水和低表面张力的特点,符合气润湿反转剂的基本特征;在干燥和含水煤样中,经过气润湿反转剂处理后,1 h内的解吸量和解吸速率均有所提高,其中FC117效果更佳;通过解吸公式对解吸量进行拟合,得到的极限解吸量与1 h内所测定的解吸量变化规律一致,且拟合效果较好,拟合度基本是在0.98以上。通过对气润湿反转剂处理前后煤样解吸特征的评价,为气润湿反转技术消除煤层“水锁效应”、提高煤层解吸特征,增加瓦斯抽采效果提供了一定的理论基础和科学指导。

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