【摘 要】
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深部煤层CO2地质封存与CH4强化开采(CO2-ECBM)技术在提高煤层气采收率的同时可实现碳减排,具有能源和环境双重效益.超临界CO2(ScCO2)、水和煤层顶板之间的地球化学反应可改变其物理力学性质,增加CO2泄漏的风险.以沁水盆地胡底煤矿3号煤层顶板岩石为研究对象,开展“ScCO2-水-岩”地球化学反应模拟实验,探讨CO2煤层封存条件下ScCO2-水-顶板岩样地球化学反应过程及其对岩石纵波速度和力学性质的影响.结果表明:ScCO2-水-岩之间化学溶蚀反应造成岩样Ca、Mg元素显著降低,促使岩样表面形
【机 构】
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石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室,河北石家庄050043;石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室,河北石家庄050043;河北省金属矿山安全高效开采技
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深部煤层CO2地质封存与CH4强化开采(CO2-ECBM)技术在提高煤层气采收率的同时可实现碳减排,具有能源和环境双重效益.超临界CO2(ScCO2)、水和煤层顶板之间的地球化学反应可改变其物理力学性质,增加CO2泄漏的风险.以沁水盆地胡底煤矿3号煤层顶板岩石为研究对象,开展“ScCO2-水-岩”地球化学反应模拟实验,探讨CO2煤层封存条件下ScCO2-水-顶板岩样地球化学反应过程及其对岩石纵波速度和力学性质的影响.结果表明:ScCO2-水-岩之间化学溶蚀反应造成岩样Ca、Mg元素显著降低,促使岩样表面形成孤立状溶蚀孔,并随着反应时间的持续,进而形成大量的“溶蚀坑”和“溶蚀缝”;增加了岩样结构不连续性,使得声波传播路径增大、能量损失加剧,导致纵波波速降低;ScCO2-水-岩反应后岩样的峰值强度和弹性模量降低,泊松比升高,且三者之间的变化率与反应时间之间呈现Logistic函数的变化关系.对于胡底煤矿而言,ScCO2-水-岩反应过程中顶板力学性质的弱化不足以造成盖层的破裂和CO2泄漏,但在评价煤层CO2封存安全性时,还应考虑煤层吸附膨胀应力对顶板的影响.
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