低場核(he)磁(ci)共振(zhen)研(yan)究甲烷與co2吸附(fu)過程

註(zhu)氣驅(qu)替(ti)煤層(ceng)瓦(wa)斯技術是(shi)提(ti)高(gao)煤(mei)層(ceng)氣采收(shou)率、井下(xia)瓦(wa)斯強(qiang)化(hua)抽(chou)采消(xiao)突等(deng)方(fang)面的重(zhong)要措施(shi)之壹,已在美(mei)國、日本、中國等國家開展了(le)相關試(shi)驗。它在(zai)創(chuang)造經濟價值、保證礦(kuang)山安(an)全的(de)同時(shi)還能封存(cun)C02等(deng)溫(wen)室(shi)氣體,具有巨(ju)大的應用價(jia)值(zhi)。

科學家研(yan)究了(le)CH4,N2,CO2等(deng)氣體在煤層(ceng)中的(de)競爭(zheng)吸附(fu)和驅(qu)替(ti)行為(wei)。強(qiang)吸附(fu)性氣體濃度越大,競爭(zheng)吸附(fu)優(you)勢越明顯,吸附(fu)總量越大,強(qiang)吸附(fu)性氣體能驅(qu)替(ti)弱吸附(fu)性氣體。低場核(he)磁(ci)共振(zhen)技術可(ke)以從(cong)分(fen)子(zi)間(jian)作用力(li)角(jiao)度(du)闡明co2吸附(fu)過程。

先(xian)前(qian)的(de)諸多(duo)研(yan)究主(zhu)要是(shi)競爭(zheng)吸附(fu)和驅(qu)替(ti)行為(wei)的最(zui)終(zhong)狀態進行研(yan)究和評價,而(er)對(dui)整個競爭(zheng)吸附(fu)過程和驅(qu)替(ti)過程的(de)演化(hua)規律(lv)的定量描述(shu)以及現象(xiang)背後(hou)的(de)微(wei)觀機(ji)制研(yan)究相對(dui)較少(shao)。

可以(yi)利(li)用低場核(he)磁(ci)共振(zhen)技術快(kuai)速、無(wu)損、信息量豐(feng)富(fu)等的特點(dian),在(zai)明確(que)CH4的(de)NMR信(xin)號特征之後,通(tong)過測(ce)試(shi)CH4與CO2,N2在(zai)煤樣中相互作(zuo)用過程的(de)低場核(he)磁(ci)共振(zhen)信號,用核(he)磁(ci)共振(zhen)的方法闡明各氣體間(jian)的競爭(zheng)吸附(fu)過程。

低場核(he)磁(ci)共振(zhen)基(ji)本原(yuan)理(li)

低場核(he)磁(ci)共振(zhen)技術是(shi)指含(han)H原(yuan)子(zi)核(he)的(de)流(liu)體在受到外部磁(ci)場強(qiang)度改(gai)變(bian)後.其自旋磁(ci)矩將發生改變(bian),從而(er)產生(sheng)核(he)磁(ci)共振(zhen)信號,通(tong)常選(xuan)用橫向弛(chi)豫(yu)時(shi)間(jian)T2作為(wei)表(biao)征信號(hao),弛(chi)豫(yu)時(shi)間(jian)是(shi)由(you)體弛(chi)豫(yu)、表(biao)面弛(chi)豫(yu)和擴散弛(chi)像(xiang)共(gong)同(tong)作用的(de)結果(guo),當(dang)樣品在(zai)勻強(qiang)磁(ci)場中,且(qie)采集(ji)短(duan)回(hui)波(bo)時(shi)間(jian)較小(xiao)時(shi),表(biao)面弛(chi)豫(yu)起主(zhu)要作用。

為(wei)了(le)研(yan)究CO2,CH4,N2等(deng)氣體對(dui)煤的(de)競爭(zheng)吸附(fu)特征,利用低場核(he)磁(ci)共振(zhen)技術探(tan)測(ce)煤(mei)樣中CH4中由(you)元素(su)的含量和分(fen)布(bu),而(er)CO2和N2分(fen)子(zi)中沒(mei)有H,不(bu)產生(sheng)核(he)磁(ci)共振(zhen)信號,當(dang)煤中吸附(fu)氣體含量和狀態發生改變(bian)時(shi),可以通(tong)過T2譜中CH4的(de)核(he)磁(ci)共振(zhen)信號來判斷,進而(er)分(fen)析(xi)各種(zhong)氣體間(jian)的競爭(zheng)吸附(fu)關系(xi)和演化(hua)規律(lv)。