[發明專利]二氧化碳與煤中有機質反應速率測試方法

在審

• 申請號: 202211454079.6
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115753480A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 吉小峰;賀永亮;李全中;簡闊;李昊楠;王向陽;任洵杰;劉敏;王昱叡
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: G01N5/00
• 分類號: G01N5/00;G01N15/08;G01N33/00;G01N33/22
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

二氧化碳與煤中有機質反應速率測試方法，具體包括以下步驟：一、組裝一種二氧化碳與煤中有機質反應實驗裝置，其包括高壓反應釜；二、將去除礦物質的煤樣放入高壓反應釜；三、設定高壓反應釜內部的溫度；四、將二氧化碳注入高壓反應釜內，使二氧化碳與煤樣中有機質反應；五、測得二氧化碳對煤中有機質的溶蝕率；六、改變反應時間，重復實驗得出在該溫度壓力條件下二氧化碳與煤中有機質反應速率；七、改變反應溫度、反應壓力和煤樣，重復實驗，得出不同反應條件下二氧化碳與煤中有機質反應速率。本發明能夠測試不同溫度、不同壓力、不同煤樣條件下二氧化碳與煤樣中有機質的反應速率，為二氧化碳煤層封存現場試驗提供一定的參考。

技術領域

本發明涉及二氧化碳煤層封存技術領域，具體的說，涉及一種二氧化碳與煤中有機質反應速率測試方法。

背景技術

CO₂與煤巖反應是深部煤層CO₂-ECBM的關鍵問題之一，深部煤層條件下，CO₂會進入超臨界狀態，超臨界二氧化碳（ScCO₂）具有優異的擴散和流動能力，可以溶解煤中礦物與有機質，深部煤層條件下ScCO₂與煤巖反應值得特別關注。

深部煤層CO₂-ECBM的實施必然會對煤中有機質產生一定的影響。整體上人們對ScCO₂與煤中有機質的作用過程缺乏研究，且尚未探索不同煤階、溫壓條件二氧化碳與煤中有機質作用差異。

二氧化碳與煤中有機質反應，會引起煤儲層孔隙結構的變化，進而影響二氧化碳在煤層中的分布，甚至改變煤層中二氧化碳的封存能力。目前針對不同溫度、不同壓力和不同煤階等條件下二氧化碳與煤中有機質的反應速率還缺乏實驗研究，因此，本發明提供一種二氧化碳與煤中有機質反應速率測試方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種二氧化碳與煤中有機質反應速率測試方法，本發明能夠測試不同溫度、不同壓力、不同煤樣條件下二氧化碳與煤樣中有機質的反應速率，可為注CO₂后與煤中有機質反應引起的煤儲層孔隙結構變化提供一定的理論依據，為二氧化碳煤層封存現場試驗提供一定的參考。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

二氧化碳與煤中有機質反應速率測試方法，具體包括以下步驟：

一、組裝一種二氧化碳與煤中有機質反應實驗裝置，該二氧化碳與煤中有機質反應實驗裝置包括氣體注入裝置、高壓反應釜和有機質測量裝置；

二、去除煤樣中礦物質后，將煤樣放入高壓反應釜；

三、設定高壓反應釜內部的溫度；

四、通過氣體注入裝置將二氧化碳注入高壓反應釜，直至設計反應壓力，使超臨界二氧化碳與煤樣中有機質反應；

五、反應一定時間t后，再將高壓反應釜中反應后的二氧化碳攜帶有機質注入到有機質測量裝置中，通過有機質測量裝置測得反應時間為t時超臨界二氧化碳對煤中有機質的溶蝕率；

六、采用相同質量的同種煤樣，將反應時間設計為2t，重復以上實驗步驟（二）-（五），測得反應時間為2t時的溶蝕率，計算求出單位時間t的溶蝕率；改變反應時間，重復實驗即可得到不同反應時間條件下單位時間t的溶蝕率，進而得出在該溫度壓力條件下二氧化碳與煤中有機質反應速率；

七、改變反應溫度、反應壓力和煤樣，重復實驗，得出不同反應條件下二氧化碳與煤中有機質反應速率。

該二氧化碳與煤中有機質反應實驗裝置還包括二氧化碳鋼瓶和計算機，二氧化碳鋼瓶的頂部出氣端通過氣體注入裝置與高壓反應釜的進氣端連接，高壓反應釜的出氣端與有機質測量裝置的進氣端連接，計算機分別與氣體注入裝置和有機質測量裝置信號連接。