低(di)場核磁共(gong)振研(yan)究三(san)種(zhong)氣(qi)體競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)

註氣(qi)驅(qu)替煤層(ceng)瓦斯(si)技(ji)術(shu)是(shi)提(ti)高(gao)煤層(ceng)氣(qi)采收(shou)率、井(jing)下(xia)瓦斯(si)強(qiang)化抽(chou)采消突(tu)等方面的重要(yao)措(cuo)施(shi)之(zhi)壹(yi),已在(zai)美(mei)國、日本、中國等國(guo)家(jia)開展(zhan)了相(xiang)關試驗(yan)。它(ta)在(zai)創(chuang)造(zao)經濟(ji)價值、保(bao)證礦(kuang)山安(an)全的同(tong)時還能封(feng)存C02等溫(wen)室氣(qi)體,具有(you)巨大(da)的應(ying)用價值。

已有(you)文獻研(yan)究了(le)CH4,N2,CO2三(san)種(zhong)氣(qi)體競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)在(zai)煤層(ceng)中的競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)和驅(qu)替行(xing)為。強(qiang)吸(xi)附(fu)性(xing)氣(qi)體濃(nong)度越大,競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)優(you)勢(shi)越明(ming)顯,吸(xi)附(fu)總量越大,強(qiang)吸(xi)附(fu)性(xing)氣(qi)體能驅(qu)替弱(ruo)吸(xi)附(fu)性(xing)氣(qi)體。低(di)場核磁共(gong)振技(ji)術(shu)可(ke)以(yi)從分(fen)子(zi)間(jian)作(zuo)用力角(jiao)度闡(chan)明(ming)三種(zhong)氣(qi)體競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)。

先(xian)前(qian)的(de)諸多研(yan)究主(zhu)要(yao)是競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)和驅(qu)替行(xing)為的最(zui)終狀(zhuang)態進行(xing)研(yan)究和評價,而對整(zheng)個(ge)競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)過程和驅(qu)替過(guo)程的演(yan)化規(gui)律的定(ding)量描(miao)述(shu)以(yi)及現(xian)象(xiang)背(bei)後的(de)微(wei)觀(guan)機(ji)制研(yan)究相(xiang)對較少(shao)。

可(ke)以(yi)利用低(di)場核磁共(gong)振技(ji)術(shu)快速(su)、無損、信(xin)息(xi)量豐富等的(de)特點,在(zai)明(ming)確CH4的(de)NMR信(xin)號(hao)特征之(zhi)後(hou),通過測試CH4與(yu)CO2,N2三種(zhong)氣(qi)體競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)在(zai)煤樣(yang)中相(xiang)互作(zuo)用過程的低(di)場核磁共(gong)振信(xin)號(hao),用核磁(ci)共(gong)振的(de)方法闡(chan)明(ming)三種(zhong)氣(qi)體競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)過程。

低(di)場核磁共(gong)振基(ji)本(ben)原理

低(di)場核磁共(gong)振技(ji)術(shu)是(shi)指(zhi)含H原子(zi)核(he)的(de)流體在(zai)受(shou)到外部磁(ci)場強(qiang)度改(gai)變後(hou).其(qi)自旋(xuan)磁矩將(jiang)發生(sheng)改(gai)變,從(cong)而產(chan)生核磁(ci)共(gong)振信(xin)號(hao),通常(chang)選(xuan)用橫向(xiang)弛(chi)豫時間(jian)T2作(zuo)為(wei)表征(zheng)信(xin)號(hao),弛豫時間(jian)是(shi)由(you)體弛(chi)豫、表(biao)面(mian)弛(chi)豫和擴散(san)弛像(xiang)共(gong)同(tong)作(zuo)用的結(jie)果,當(dang)樣(yang)品(pin)在(zai)勻(yun)強(qiang)磁場(chang)中,且(qie)采集短(duan)回(hui)波時間(jian)較小(xiao)時,表(biao)面(mian)弛豫起(qi)主(zhu)要(yao)作(zuo)用。

為了(le)研(yan)究CO2,CH4,N2三(san)種(zhong)氣(qi)體競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)對煤的(de)競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)特征(zheng),利(li)用低(di)場核磁共(gong)振技(ji)術(shu)探(tan)測(ce)煤樣(yang)中CH4中由(you)元(yuan)素的(de)含量和分(fen)布,而CO2和N2分(fen)子(zi)中沒有(you)H,不(bu)產(chan)生核磁(ci)共(gong)振信(xin)號(hao),當煤中吸(xi)附(fu)氣(qi)體含量和狀(zhuang)態發生(sheng)改(gai)變時,可(ke)以(yi)通過T2譜中CH4的核(he)磁共(gong)振信(xin)號(hao)來判斷(duan),進而分(fen)析各種(zhong)氣(qi)體間的(de)競(jing)爭(zheng)吸(xi)附(fu)關系和演化規(gui)律。