3 吸附试验探讨

　　

(1)实验室测定煤的吸附常数，吸附常数表征为 a、b、VL、PL，其中 a=VL，b=1/PL。随着

煤的变质程度，从烟煤到无烟煤，吸附常数

a 值会增大。试验过程中呈现两种状态，即吸附

和解析，在不同压力、温度下，吸附

-解析过程在达到平衡前交替进行。温度一定时，压力增

大，煤体处于吸附状态；压力降低，煤体从平衡状态向不平衡状态过度，释放气体，处于
解析状态。一般认为，吸附曲线与解析曲线是可逆等同的，但也有研究表明，煤的吸附曲线
与解析曲线是不重合的，吸附气体从煤体向自由空间释放，气体需要有摆脱束缚的外部能
量，因此解析曲线呈现出明显的滞后性。
　　

(2)目前对煤的吸附研究，主要通过理论模型指导和试验研究相结合，但计算吸附量都

存在一定程度的不完善之处。赵继展等人提出直接考虑煤样空气干燥基来计算煤的瓦斯吸附
含量，采用气体状态方程计算煤层游离瓦斯含量新计算公式，使结果计算准确。
　　吸附常数的准确性，在煤层气地质评价及综合利用中，直接影响煤层气评价与开发部
署。吸附试验中吸附气体的选择也多局限于一元、二元、三元等气体组份；研究表明，煤中主
要的三种气体（二氧化碳、甲烷、氮气）的吸附能力从大到小依次为：二氧化碳、甲烷、氮气；
一元气体与混合气体所测定的吸附常数有显著的差异。煤层气中主要成份包括甲烷、重烃、二
氧化碳、一氧化碳、氮气等的多组分混合气体，从目前大量研究来看，针对不同地层条件下
煤层气全组分气体所做的吸附试验研究太少，所得到的试验成果尚不足以模拟煤层气藏中
气体吸附的实际状态。
　　

(3)吸附试验中主要影响因素。

　　

1)试验温度的影响。煤的两种试验方法中，吸附温度设定为 30

℃。煤的吸附发生在煤表

面及孔隙，温度升高，煤的吸附量降低。煤层在不同深度下，其储存温度都不相同；试验中
温度应考虑煤层原始储存温度。
　　

2)试验水分的影响。水分是吸附试验中一个重要影响因素，它随着温度的变化性很大。

水分子有极性，容易被煤所吸附，充填煤中的孔隙，会优先占据甲烷的位置，因此水分的
存在，会降低煤对甲烷的吸附量。因此，从实验室试验角度出发，重点考虑水分对煤的吸附
常数的影响，吸附试验条件尽量模拟煤的地下储存条件，使试验结果更具可靠性。由于试验
中储存温度、储存压力通常是可知的，所以吸附试验所面临的难题是储存条件下煤中固有水
分的恢复。两种吸附试验中，干燥煤样试验较多的针对试验理论结果的计算；饱和水煤样的
试验主要考虑煤样原始储存状态。在大部分试验样品中，采样过程及实验室制样过程中，不
同程度破坏煤样的原始储存状态，特别是煤样的水分含量，这对煤样吸附常数获取产生很
大的不确定性。干燥煤样条件下，吸附量随温度的上升变化幅度较大，下降明显；平衡水分
煤样条件下，吸附量随温度的升高变化趋势不明显。煤的吸附试验，优先考虑煤的高压等温
吸附试验方法，即饱和水煤样试验方法。煤层气地质勘探中，通过更科学合理的方法采取煤
芯煤样，能准确测定煤样的原始储存水分含量及相关储存参数。
　　

3)试验压力的影响。吸附试验中，吸附压力不低于 8MPa，煤样吸附才能达到平衡状态。

煤层气形成是复杂、漫长的过程，煤的变质程度对试验中所需的平衡压力有影响，大小为：
气煤

>焦煤>贫煤>无烟煤；其含气量与储存地质情况有很大的关系，一般而言，储存环境

封闭性好，煤层气不易渗透、转移，富含量相对就高。而目前我国煤的存储状态中煤层气大
部分呈现欠饱和状态，实验室试验中则是理想饱和吸附气状态，试验结果能否真实反映原
始储存状态，还有待进一步的论证和研究。
　　参考文献：
　 　

[1] 　 赵 继 展 , 韩 保 山 , 陈 志 胜 , 等 . 煤 层 瓦 斯 含 量 计 算 方 法 探 讨 [J]. 中 国 煤 田 地