超声波作用下的煤层气吸附一解吸规律实验

目前,对于超声波作用下的煤层气吸附—解吸规律及超声波促进煤层气解吸机理的研究还有待于进一步深入。为此,利用自行设计的实验平台,开展了超声波作用下的煤样等温吸附—解吸实验（实验煤样采自山西晋城成庄煤矿和高平建业煤矿的下二叠统山西组15号煤层）。实验结果显示,未加载超声波时,伴随着压力的逐渐增大,煤样对CH4的吸附量逐渐增加;但在加载超声波后,随着超声波功率的增大,煤样的吸附能力逐渐减弱,且随着系统压力的释放,煤样的解吸速率逐步增大。超声波使得煤样吸附能力降低的原因主要在于:①超声波的热效应使得煤样内部温度升高,降低了煤样的吸附能力:②煤岩表面势能的提高以及超声波作用下色散力的产生,使得CH4气体分子被吸附的概率降低。而煤样解吸速率增大的原因可解释为:在施加超声波的情况下,煤体内部质点发生微位移并产生新的裂隙、微裂隙和孔隙,从而促进了煤层气的解吸和扩散。结论认为:超声波功率与煤样Langmuir常数呈负相关关系,利用所得到的实验数据可以拟合Langmuir常数与超声波功率之间的函数关系,据此可建立超声波与煤岩吸附特性之间的数值关系。