温室效应导致全球变暖是人类面临的重大环境问题，近年来引起世界各国的广泛关注，二氧化碳(CO2)是主要的温室气体，实施对CO2排放的控制是减轻温室效应的重要措施之一。CO2的地质封存目前被认为是减少CO2排放的一种快速、有效的方法。适宜的地质构造包括海洋、盐水层、油气田、煤层等。其中将CO2注入不可开采的煤层封存，同时实现强化煤层甲烷(CH4)气开采技术( CO2-ECBM)可在实现CO2封存的同时，有效增加煤层气产量，产生经济效益，降低CO2封存成本，有利于实现可持续发展。　　 煤基质发达的孔隙结构为CO2提供了丰富的储存空间，煤对CO2的吸附能力远大于对CH4的吸附能力，是CO2-ECBM技术的基础。由于煤基质的致密孔隙结构，特别是煤层气含量较高的无烟煤储层，注气和驱替过程中气体在煤基质中渗透的畅通性是CO2-ECBM技术得以实现的关键。针对由荷兰壳牌国际勘探与开发公司和欧盟第六框架计划资助的研究课题的要求，本论文利用自行设计的自约束渗透装置，研究了来自沁水盆地的两个煤种(阳泉和沁水煤)在饱和CH4条件下对CO2的渗透行为，同时关联分析了两种煤的孔结构和CO2在煤中的吸脱附行为。　　 论文的主要研究内容和结果包括：　　 1.通过比较CO2在阳泉和沁水煤柱中的渗透率差异，比较CO2和He在阳泉煤柱中的渗透行为，发现：　　 (1)CO2在阳泉和沁水煤中的渗透率有很大的差异，阳泉煤的渗透性较好，二者相差一个数量级；　　 (2)CO2和CH4交替渗透时，不同CH4处理时间引起了CO2穿透时间的差异，表明CO2在煤柱中渗透后有残留，这种残留由物理和化学吸附所引起。而He和CH4交替渗透时，He没有明显残留，并且其渗透远快于CO2的渗透；　　 (3)气体交替渗透多次的稳定渗透率无明显变化，表明在实验涉及的条件下，煤柱的结构没有发生显著变化；　　 (4)CO2渗透时吸附于孔道表面形成边界层，使得CO2的体积流量和渗透率均小于He的。滑脱效应、煤的膨胀可用于解释气体在煤基质中渗透率随孔隙压力的变化规律。　　 2.通过对阳泉和沁水煤的孔结构、形貌及CO2常温吸附能力分析发现：　　 (1)尽管阳泉和沁水煤的N2吸附BET比表面差别不大(1，81m2/g和1.61m2/g)，但二者的CO2吸附BET比表面的差别极为明显(155.96m2/g和50.42m2/g)，表明在孔隙结构和性质上二者有较大差别，同时也间接反映了阳泉煤微孔的发育程度较沁水煤高；　　 (2)采用扫描电镜法可以形象直观地看到阳泉煤和沁水煤结构的差异，其中阳泉煤比较疏松，沁水煤比较致密。单位面积上，阳泉煤基质具有更密集的孔隙网络，显示了较好的连通性；　　 (3)常温和液态CO2温度下，两种煤对CO2的吸附差异不同，常温下差异较小。但液态N2温度下，两种煤对N2的吸附能力差别不大。吸附于沁水煤中的CO2较阳泉煤中CO2难以脱附。　　 总而言之，阳泉煤对CO2的渗透性远大于沁水煤，主要缘于阳泉煤丰富的孔隙网络结构，导致了良好的孔隙连通性。阳泉煤也表现了良好的对CO2的吸/脱附能力。