煤层气作为煤的伴生矿产资源,是一种洁净、优质能源和化工原料,属非常规天然气。中国煤层气储量丰富,但由于赋存条件差,储层特征表现为低压、低渗、低饱和度,煤层气解吸及运移困难,导致目前大多数煤层气井气体产出量低,开采过程中产量衰减快。为了提高煤层气的开采效率,增加煤层气的产出量,课题组以当前理论和技术为基础,提出了一种煤层气增产新技术——利用远红外辐射作用开采低渗透煤层气。本文所进行的是远红外辐射作用下煤体吸附/解吸规律的实验研究,围绕上述问题,本文研究内容主要包括以下几个方面。首先通过进行不同远红外辐射条件下颗粒煤样品SEM电镜实验和EDS能谱分析,对孔裂隙发育和微观杂质进行定性以及定量分析;其次结合上述所得不同远红外辐射条件下样品微观特性设计宏观的远红外辐射作用下煤体吸附/解吸规律研究的实验方案,并对实验所得数据利用LangmuirEXT1数学模型进行拟合,定量分析了表征吸附性能的各类参数;最后结合相关理论进行远红外辐射作用下吸附/解吸过程的热力学特征分析,对吸附/解吸过程的表面自由能变化、?-?吸附特性以及等量吸附热进行定量计算并得出其变化规律。总结上述实验结果并进行分析。得到如下结论:(1)远红外辐射对煤体微观状态下的致裂、促进孔隙发育等效果能够影响煤岩比表面积变化,进而影响宏观的吸附性能。(2)远红外辐射作用下煤体吸附/解吸过程符合LangmuirEXT1数学模型的定量表达,并且解吸作用与吸附作用相比较出现明显的滞后现象。吸附/解吸的过程中,随着远红外功率的增加,吸附常数a值呈现同步减小的趋势,Langmuir综合参数b关于远红外功率呈反向变化。(3)煤体极限吸附量以及解吸残余量受远红外辐射功率、含水率和压力变化的共同影响。极限吸附量以及解吸残余量与远红外辐射功率、含水率反向变化,与压力呈同向非线性变化。(4)吸附过程中,远红外辐射作用功率相同时,含气量相对压力的变化梯度要比含气量相对含水的变化梯度更加显著;解吸过程中,远红外辐射作用功率相同时,含气量相对压力的变化梯度与含气量相对含水的变化梯度基本一致。(5)远红外辐射作用的功率变化通过影响煤体表面自由能变化进而影响其吸附能力。远红外功率越大,附过程进行越来越缓慢,煤体解吸能力增强,该结果与宏观吸附实验的结果相一致,相印证。(6)不同功率远红外辐射作用下煤体吸附特性符合Polanyi吸附势理论关于吸附曲线预测模型的基本性质,该结果是建立远红外辐射作用下煤体吸附/解吸评价预测的基本模型的基础。(7)煤体对气体升压吸附是放热过程,降压解吸是吸热过程,该过程中,吸附量与吸附热呈线性增长关系。本文通过将微观特性分析、宏观吸附/解吸实验以及热力学计算相结合的方法进行远红外辐射作用下煤体吸附/解吸规律实验研究,进一步丰富了研究远红外辐射作用下气体在储层内吸附/解吸和运移的相关过程,可以为进一步更加深入研究远红外开采低渗透煤层气提供理论参考。该论文有图52幅,表15个,参考文献80篇。