煤储层吸附解吸特征课件

煤储层吸附/解吸特征1.1.吸附过程理论基础吸附过程理论基础2.2.煤储层吸附煤储层吸附-解吸特征解吸特征1.1.吸附过程理论基础吸附过程理论基础2.2.煤储层吸附煤储层吸附-解吸特征解吸特征7/8/2024表面和界面(surface and interface)界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。表面和界面(surface and interface)常见的界面有：1.气-液界面2.气-固界面3.液-液界面4.液-固界面5.固-固界面界面现象的本质 对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对称的，各个方向的力彼此抵销；但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵销，因此，界面层会显示出一些独特的性质。界面现象的本质 最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，如表面吸附、表面张力、毛细现象、过饱和状态等。n吸附在相界面上，某种物质的浓度与体相浓度不同的现象称为吸附吸附质被吸附物质吸附剂附着吸附质的物质固体表面吸附固体表面吸附大多数固体比液体具有更高的表面能大多数固体比液体具有更高的表面能 固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通常它不均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通常它们是定位的。们是定位的。由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性，它可以吸附气体分子，使表面自由能下降。性，它可以吸附气体分子，使表面自由能下降。对气体的吸附量对气体的吸附量(a(a或者或者q)q)通常有两种表示方法：通常有两种表示方法：(2)(2)单位质量的吸附剂所单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。吸附气体物质的量。(1)(1)单位质量的吸附单位质量的吸附剂所吸附气体的体积剂所吸附气体的体积(标准状态标准状态)。体积要换算成标准状况体积要换算成标准状况STP,101325Pa,273.15K,STP,101325Pa,273.15K,1mol1mol标准状况标准状况(STP)气体的体积为气体的体积为22.4dm3按吸附质与吸附剂间作用力本质的不同，可将吸附分按吸附质与吸附剂间作用力本质的不同，可将吸附分为为物理吸附物理吸附与与化学吸附化学吸附。物理吸附时，两者分子间以。物理吸附时，两者分子间以范德范德华力华力相互作用；在化学吸附中，两者分子间发生部分或全相互作用；在化学吸附中，两者分子间发生部分或全部的电子转移，是部的电子转移，是以化学键相结合以化学键相结合。由于这两种吸附分子间的作用力有本质上的不同，所由于这两种吸附分子间的作用力有本质上的不同，所以表现出许多不同的吸附性质。以表现出许多不同的吸附性质。因为物理吸附是范德华力的作用，所以，因为物理吸附是范德华力的作用，所以，1）它对所有分子起作用，选择性差；它对所有分子起作用，选择性差；2）而且，被吸附的分子可以再吸附气体分子，所以可以而且，被吸附的分子可以再吸附气体分子，所以可以 是多层的，无饱和性；是多层的，无饱和性；吸吸 附附 类类 型型3）容易液化的气体，就容易被吸附。例如，氯气的临界温度容易液化的气体，就容易被吸附。例如，氯气的临界温度 为为144C，氧气氧气临界温度为临界温度为-118.57C，所以活性炭可，所以活性炭可从空气中吸附氯气而作为防毒面具。从空气中吸附氯气而作为防毒面具。4）由于吸附力弱，容易解吸，容易达到吸附平衡。由于吸附力弱，容易解吸，容易达到吸附平衡。化学吸附的情况，正好与它形成对比。化学吸附的情况，正好与它形成对比。1）由于吸附剂与吸附质之间发生化学反应，所以选择性强；由于吸附剂与吸附质之间发生化学反应，所以选择性强；在气相反应中，若反应物间可发生多种反应，使用选择在气相反应中，若反应物间可发生多种反应，使用选择 性强的催化剂即可使所需要的反应进行。性强的催化剂即可使所需要的反应进行。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束2）吸附剂表面与吸附质之间形成化学键后，不会再与其它吸附剂表面与吸附质之间形成化学键后，不会再与其它 气体分子成键，所以吸附是单分子层的，有饱和性；气体分子成键，所以吸附是单分子层的，有饱和性；3）被吸附分子在表面上与吸附剂分子发生键的断裂与生成，被吸附分子在表面上与吸附剂分子发生键的断裂与生成，所以吸附热与化学反应热有同一数量级，比物理吸附热所以吸附热与化学反应热有同一数量级，比物理吸附热 大得多。大得多。4）由于键的破坏与生成比较困难，所以不容易达到吸附平由于键的破坏与生成比较困难，所以不容易达到吸附平 衡。衡。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附吸附力吸附力范德华力范德华力化学键力（多为共价键）化学键力（多为共价键）吸附层数吸附层数单层或多层单层或多层单层单层吸附热吸附热较较小小，近近似似等等于于气气体体液液化化热，热，H0。较较大大，近近似似等等于于化化学学反反应应热，热，H0选择性选择性无或差（吸附量可不同）无或差（吸附量可不同）有较强选择性有较强选择性可逆性可逆性可逆可逆不可逆不可逆吸附速率吸附速率快，易达平衡快，易达平衡慢，不易达平衡慢，不易达平衡发生温度发生温度低低温温即即可可发发生生（沸沸点点附附近近或以下）或以下）高温高温Tb才发生明显吸附。才发生明显吸附。性质性质刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束2.2.吸附理论及特征吸附理论及特征基本术语：基本术语：吸附量吸附量：当吸附平衡时，：当吸附平衡时，单位质量单位质量吸附剂吸附的气体吸附剂吸附的气体的物质的量的物质的量n，或标准状况（或标准状况（0C，101.325kPa）下的体下的体积积V。首先，我们希望研究指定条件下的吸附量首先，我们希望研究指定条件下的吸附量刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束 固体对气体的吸附量是温度与压力的函数。所以在研究固体对气体的吸附量是温度与压力的函数。所以在研究中常常固定一个变量，研究其它两个变量间的关系。经常中常常固定一个变量，研究其它两个变量间的关系。经常用的有三种方程：用的有三种方程：1）压力压力（p）一定，吸附量与温度关系，一定，吸附量与温度关系，吸附等压线吸附等压线：2）吸附量一定，平衡压力与温度关系，吸附量一定，平衡压力与温度关系，吸附等量线吸附等量线3）温度一定，吸附量与压力关系，）温度一定，吸附量与压力关系，吸附等温线吸附等温线刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束其中其中最常用的是吸附等温线最常用的是吸附等温线。三组曲线间可互相换。三组曲线间可互相换算。例如由算。例如由吸附等温线吸附等温线，可算出，可算出吸附等压线及等量线吸附等压线及等量线。V1p/p*0p/p*V10Vp/p*101Vp/p*01p/p*V0吸附等温线吸附等温线大致有以下五种类型：大致有以下五种类型：其中除第一种为单分子层吸附外，其余均为多分子层吸其中除第一种为单分子层吸附外，其余均为多分子层吸附。附。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束1 1）吸附经验式）吸附经验式弗罗因德利希公式弗罗因德利希公式 弗罗因德利希提出含有两个常数的指数经验方程弗罗因德利希提出含有两个常数的指数经验方程第一类第一类吸附等温线：吸附等温线：k k 为单位压力时的吸附量，随温度升高而降低；为单位压力时的吸附量，随温度升高而降低；n在在0与与1之间，描述压力对吸附量影响大小。之间，描述压力对吸附量影响大小。上式也可变形为：上式也可变形为：人们曾提出许多描述吸附的物理模型及等温线方程，以人们曾提出许多描述吸附的物理模型及等温线方程，以下介绍几种比较重要、应用广泛的吸附等温线方程下介绍几种比较重要、应用广泛的吸附等温线方程刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束 该该式的式的优点是：形式简单使用方便。缺点是经验常数优点是：形式简单使用方便。缺点是经验常数k与与n没有明确物理意义，不能说明吸附作用的机理。没有明确物理意义，不能说明吸附作用的机理。2）朗）朗缪尔单缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式分子层吸附理论及吸附等温式1916年，朗年，朗(格格)缪尔（缪尔（Langmuir）根据大量实验事实，根据大量实验事实，从动力学观点出发，提出固体对气体的吸附理论，从动力学观点出发，提出固体对气体的吸附理论，单分子层单分子层吸附理论吸附理论，该理论的四个假设是：，该理论的四个假设是：.气体在固体表面上气体在固体表面上单分子层吸附单分子层吸附。因为，固体表面吸附力场作用范围只有分子直径大小因为，固体表面吸附力场作用范围只有分子直径大小(0.20.3nm)，只有气体分子碰到固体空白表面，进只有气体分子碰到固体空白表面，进 入此力场，才可能被吸附。入此力场，才可能被吸附。.固体表面均匀，各个晶格位置的吸附能力相同，每个固体表面均匀，各个晶格位置的吸附能力相同，每个 位置吸附一个分子，吸附热为常数，与位置吸附一个分子，吸附热为常数，与覆盖率覆盖率 无关无关。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束.被吸附在固体表面的被吸附在固体表面的相邻分子间无作用力相邻分子间无作用力，在各晶格，在各晶格 位置上吸附与解吸难易程度，与周围有无被吸分子无关。位置上吸附与解吸难易程度，与周围有无被吸分子无关。.吸附和解吸（脱附）呈动态平衡。当吸附速率等于解吸吸附和解吸（脱附）呈动态平衡。当吸附速率等于解吸 速率时，从表观看，气体不再被吸附或解吸，实际上两速率时，从表观看，气体不再被吸附或解吸，实际上两 者仍不断地进行，这时达到了者仍不断地进行，这时达到了吸附平衡吸附平衡朗缪尔吸附等温式的推导：朗缪尔吸附等温式的推导：假设：假设：刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束吸附始末态为：吸附始末态为：A(g)+M(表面表面)AMk1k-1覆盖率覆盖率-任一瞬间，固体表面被复盖的分数任一瞬间，固体表面被复盖的分数=已被吸附质覆盖的固体表面积已被吸附质覆盖的固体表面积固体总的表面积固体总的表面积设固体表面上具有吸附能力的总的晶格位置数（吸附位设固体表面上具有吸附能力的总的晶格位置数（吸附位置数）置数）N。因为吸附速率与因为吸附速率与A的压力的压力p 及固体表面上的空位数及固体表面上的空位数(1-)N成成正比。正比。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束动态平衡时吸附速率与解吸速率相等：动态平衡时吸附速率与解吸速率相等：v 吸附吸附=v 解吸解吸 解吸速率与固体表面上被复盖的吸附位置数，即被吸解吸速率与固体表面上被复盖的吸附位置数，即被吸附的分子数成正比。附的分子数成正比。若若设：设：b为吸附作用平衡常数。为吸附作用平衡常数。可可得：得：刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束因为每一个吸附位置上只能吸附一个气体分子。自然有：因为每一个吸附位置上只能吸附一个气体分子。自然有：若若V a为覆盖率是为覆盖率是 时的平衡吸附量。时的平衡吸附量。在压力足够高的情况下，固体表面的吸附位置完全被气体在压力足够高的情况下，固体表面的吸附位置完全被气体分子占据，分子占据，=1。达到吸附饱和状态，此时的吸附量称为饱。达到吸附饱和状态，此时的吸附量称为饱和吸附量，用和吸附量，用表示。表示。可可得：得：再再联系（联系（10.3.3）式）式刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束因此，因此，朗朗缪缪尔吸附等温式尔吸附等温式还可写成以下形式：还可写成以下形式：刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束朗缪尔朗缪尔公式的性状：公式的性状：压力很低时，压力很低时，b p 1，则有：则有：吸附量几乎达到饱和，这反映为，吸附等温线上的水吸附量几乎达到饱和，这反映为，吸附等温线上的水平段的情况。平段的情况。压力适中时，吸附量与平衡压力呈曲线关系。压力适中时，吸附量与平衡压力呈曲线关系。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束朗缪尔朗缪尔公式的优缺点：公式的优缺点：若若固体固体表面比较均匀，吸附只限于单分子层，表面比较均匀，吸附只限于单分子层，该式能较该式能较好代表实验结果。对好代表实验结果。对一般化学吸附一般化学吸附及及低压高温物理吸附低压高温物理吸附，该式均取得很大成功。该式均取得很大成功。当表面复盖率不是很低时，当表面复盖率不是很低时，被吸附分子间的相互作用不被吸附分子间的相互作用不可忽视可忽视；实际上，固体表面并不均匀，吸附热随覆盖率；实际上，固体表面并不均匀，吸附热随覆盖率 而变，该公式与实验发生偏差。此外，而变，该公式与实验发生偏差。此外，对多分子层吸附也对多分子层吸附也不适用不适用。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束根据朗缪尔吸附等温式，用图解法求根据朗缪尔吸附等温式，用图解法求CH4的饱和吸附量和吸附的饱和吸附量和吸附系数系数b。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束p/kPa13.46625.06542.66357.32971.99489.3268.5413.118.221.023.826.31.5771.9132.3442.7303.0253.396例例在在239.55K，不同平衡压力下的，不同平衡压力下的CH4气体在煤表面上的吸气体在煤表面上的吸附量附量V a（单位质量煤所吸附的（单位质量煤所吸附的CH4气体在标准状态下的体积气体在标准状态下的体积值）如下：值）如下：将将朗缪朗缪尔尔吸附等温式写作：吸附等温式写作：以以p/V a对对p 作图，可得一直线，由直线的斜率及截距即可作图，可得一直线，由直线的斜率及截距即可求得求得及及b。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束解：本题可用非线性回归法，也可用线性回归法。以下用解：本题可用非线性回归法，也可用线性回归法。以下用（10.3.5b)式作线性回归求解。式作线性回归求解。作作p/V a-p 图，如下：图，如下：在直线上任取两点在直线上任取两点,求得直线求得直线斜率斜率:所以所以CH4饱和吸附量饱和吸附量:由直线的截距由直线的截距刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束得得吸附系数吸附系数*3）多分子层吸附理论多分子层吸附理论BET公式公式V1p/p*0p/p*V10Vp/p*101Vp/p*01p/p*V0吸附等温线吸附等温线有以下五种类型：有以下五种类型：朗朗缪尔缪尔等温式仅能较好地说明其中的第一种类型。对于其等温式仅能较好地说明其中的第一种类型。对于其它四种类型等温线却无法解释。它四种类型等温线却无法解释。Brunauer、Emmett和和Teller三人在三人在1938年提出的多分子层吸附理论（年提出的多分子层吸附理论（BET理论）较成功地理论）较成功地解释了其它类型的吸附等温线。解释了其它类型的吸附等温线。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束BET理论与朗缪尔理论的相同、不同点的对照理论与朗缪尔理论的相同、不同点的对照:Langmuir理论理论BET理论理论1单单分分子子层层吸吸附附。只只有有碰碰撞撞到到固固体体空空白白表表面面上上，进进入入吸吸附附力力场场作作用用范范围围的的气气体体分分子子才才有有可可能被吸附。能被吸附。多多分分子子层层吸吸附附：被被吸吸附附的的分分子子可可以以吸吸附附碰碰撞撞在在它它上上面面的的气气体体分分子子；也也不不一一定定等等待待第第一一层层吸吸附附满满了了再再吸吸附附第第二二层层，而而是是从从一开始就表现为多层吸附。一开始就表现为多层吸附。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束2固固体体表表面面是是均均匀匀的的，各各晶晶格格位位置置处处吸吸附附能能力力相相同同，每每个个位位置置吸吸附附一一个个分分子子。吸吸附附热热是常数是常数，与覆盖率无关。，与覆盖率无关。固固体体表表面面是是均均匀匀的的，各各晶晶格格位位置置处处吸吸附附能能力力相相同同。因因第第二二层层以以上上各各层层为为相相同同分分子子间间的的相相互互作作用用，所所以以除除第第一一层层外外，其其余余各各层层吸吸附附热热都都相相等等，为被吸附气体凝结热。为被吸附气体凝结热。3被被吸吸附附在在固固体体表表面面上上的的分分子子相互之间无作用力。相互之间无作用力。被被吸吸附附在在固固体体表表面面上上的的分分子子横向横向相互之间无作用力。相互之间无作用力。4吸吸附附平平衡衡是是动动态态平平衡衡，当当吸吸附附速速率率与与解解吸吸速速率率相相等等时时达达到吸附平衡。到吸附平衡。当当吸吸附附达达到到平平衡衡时时，每每一一层层上上的的吸吸附附速速率率与与解解吸吸速速率率都都相等。相等。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束经他们推导经他们推导,得到得到BET公式公式:其中各项的意义是其中各项的意义是:V a压力压力p 下的吸附量下的吸附量;饱和吸附量饱和吸附量;p 吸附质液体在吸附温度下的饱和蒸气压吸附质液体在吸附温度下的饱和蒸气压;c 与吸附热有关的吸附常数。与吸附热有关的吸附常数。所以，这是一个有两个参数所以，这是一个有两个参数c 与与的公式。的公式。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束BET的两参数公式可写成直线形式：的两参数公式可写成直线形式：在在测定不同压力测定不同压力p 下的吸附量下的吸附量V a后，若以后，若以对对p/p 作图，可得一直线，由其斜率及截距可求出作图，可得一直线，由其斜率及截距可求出c与与。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束均均适用适用吸附等温线吸附等温线的以下五种类型与的以下五种类型与BET公式的关系：公式的关系：1Vp/p 0当当BET公式公式在在n=1时，还时，还原为朗缪尔公式。原为朗缪尔公式。p/p V10第第III类是第类是第一层吸附热小一层吸附热小于凝结热时的于凝结热时的多分子层吸附。多分子层吸附。p/p V10第第II类是第类是第一层吸附热大一层吸附热大于凝结热时的于凝结热时的多分子层吸附；多分子层吸附；刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束1Vp/p 01p/p V0第第IV、第、第V分别是第分别是第II、第、第III类型吸附加上毛细凝结的类型吸附加上毛细凝结的结果。结果。BET公式第一次成功解释了物理吸附的全部五种类型吸公式第一次成功解释了物理吸附的全部五种类型吸附等温线，使人们对物理吸附有较全面和较深入的认识。附等温线，使人们对物理吸附有较全面和较深入的认识。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束适用范围适用范围：BET二参数公式只适用于二参数公式只适用于p/p =0.050.35的的范围。在压力较低或较高的情况下，均产生较大偏差。范围。在压力较低或较高的情况下，均产生较大偏差。产生偏差原因：产生偏差原因：1）固体表面实际是不均匀的，各点吸附能力不同，最初吸）固体表面实际是不均匀的，各点吸附能力不同，最初吸附总是发生在能量最有利的位置上；附总是发生在能量最有利的位置上；2）假定同一吸附层的分子间无相互作用力，上下层分子间）假定同一吸附层的分子间无相互作用力，上下层分子间却存在吸引力，这本身就是矛盾的；却存在吸引力，这本身就是矛盾的；3）在低温、高压下，在吸附剂的毛细孔中，可能发生毛细）在低温、高压下，在吸附剂的毛细孔中，可能发生毛细凝结效应等等因素未考虑在内。凝结效应等等因素未考虑在内。虽然至今为止，许多人想建立一个能解决表面不均匀性虽然至今为止，许多人想建立一个能解决表面不均匀性与分子间有相互作用的吸附理论，但均未成功。所以与分子间有相互作用的吸附理论，但均未成功。所以BET理理论仍然是迄今为止应用最成功的理论。论仍然是迄今为止应用最成功的理论。刚看的页刚看的页首首页页上一页上一页下一页下一页结结束束1.1.吸附过程理论基础吸附过程理论基础2.2.煤储层吸附煤储层吸附-解吸特征解吸特征煤储层的吸附煤储层的吸附-解吸特性解吸特性1.1.等温吸附参数的获取和应用等温吸附参数的获取和应用2.2.煤储层的吸附特性煤储层的吸附特性3.3.煤储层的解吸特性煤储层的解吸特性4.4.煤层气的临界解吸压力和理论采收率煤层气的临界解吸压力和理论采收率 煤储层的吸附煤储层的吸附-解吸能力可通过等温吸解吸能力可通过等温吸附实验和解吸实验求得。附实验和解吸实验求得。煤储层的吸附煤储层的吸附-解吸特性是煤层气勘探解吸特性是煤层气勘探开发成败的关键因素。开发成败的关键因素。在一定煤储层压力条件下，煤的吸附能在一定煤储层压力条件下，煤的吸附能力决定煤层单位含气量的高低，其解吸能力力决定煤层单位含气量的高低，其解吸能力则决定性地影响煤层气井的产能。则决定性地影响煤层气井的产能。煤层气在煤储层中的赋存形式煤层气在煤储层中的赋存形式 煤层气在煤储层中的赋存形式：吸附态、游离态煤层气在煤储层中的赋存形式：吸附态、游离态煤层气在煤储层中的赋存形式：吸附态、游离态煤层气在煤储层中的赋存形式：吸附态、游离态和溶解态和溶解态和溶解态和溶解态固溶态甲烷以晶体形式存在于煤基质中固溶态甲烷以晶体形式存在于煤基质中固溶态甲烷以晶体形式存在于煤基质中固溶态甲烷以晶体形式存在于煤基质中 煤吸附甲烷程度与煤煤吸附甲烷程度与煤“微晶微晶”结构的关系结构的关系(Alexeev,2004)(Alexeev,2004)长期以来我国一直是利用干燥煤样(30)进行等温吸附实验。当温度一定时，煤的吸附甲烷量与气体压力之间关系符合朗缪尔方程，通常表示为：等温吸附参数的获取和应用等温吸附参数的获取和应用 带平衡水煤样等温吸附实验代表了等温吸附曲线测量技术的发展趋势。所得结果是在目前技术条件下最接近于原位地层条件的实验结果。在模拟储层温度条件下，煤的吸附甲烷量与气体压力之间的关系符合朗格缪尔方程，通常表示为：式中VL一朗格缪尔体积，简称为兰氏体积 PL朗格缪尔压力，简称为兰氏压力 V V V VL L L L表示每克煤的表面覆盖满单分子层时的吸附量表示每克煤的表面覆盖满单分子层时的吸附量表示每克煤的表面覆盖满单分子层时的吸附量表示每克煤的表面覆盖满单分子层时的吸附量;P P P PL L L L代表吸附达到最大吸附量一半时对应的平衡压力。代表吸附达到最大吸附量一半时对应的平衡压力。代表吸附达到最大吸附量一半时对应的平衡压力。代表吸附达到最大吸附量一半时对应的平衡压力。1.2 1.2 1.2 1.2 干燥燥样等温吸附数据的水分校正干燥燥样等温吸附数据的水分校正干燥燥样等温吸附数据的水分校正干燥燥样等温吸附数据的水分校正 在潮湿煤样中，水分子有极性而优先被吸附占据部分孔隙内表面积，常会导致兰氏体积低于平行的干燥煤样。例如，抚顺目标区3个干燥煤样的孔隙率分别为810、1405和1732，其对应的潮湿煤样的孔隙率分别为49、67和60。因此，对于干燥煤样等温吸附资料，在煤层气储层评价应用中必须进行水分含量校正。1 1艾琴格尔经验公式艾琴格尔经验公式 煤对水的吸附能力一般强于对甲烷的吸附能力。对于特定煤级煤储层，可用艾琴格尔经验公式校正煤层吸附水量对其吸附甲烷能力的影响：通过水分校正后，煤的兰氏体积显著减小。通过水分校正后，煤的兰氏体积显著减小。2 2 2 2干燥煤样与平衡水煤样最大吸附量之间的回归公式干燥煤样与平衡水煤样最大吸附量之间的回归公式干燥煤样与平衡水煤样最大吸附量之间的回归公式干燥煤样与平衡水煤样最大吸附量之间的回归公式 干燥煤样与平干燥煤样与平衡水煤样等温吸附衡水煤样等温吸附试验数据关系存在试验数据关系存在十分明显的线性关十分明显的线性关系，通过建立线性系，通过建立线性回归公式，可得到回归公式，可得到我国各煤级平衡水我国各煤级平衡水条件下的最大吸附条件下的最大吸附量。量。大城目标区大参大城目标区大参大城目标区大参大城目标区大参1 1 1 1井、开滦目标区唐试井、开滦目标区唐试井、开滦目标区唐试井、开滦目标区唐试l l l l井，平衡水煤井，平衡水煤井，平衡水煤井，平衡水煤样的兰氏体积比干燥煤样分别降低了样的兰氏体积比干燥煤样分别降低了样的兰氏体积比干燥煤样分别降低了样的兰氏体积比干燥煤样分别降低了26.726.726.726.7和和和和17.317.317.317.3。等温吸附曲线的应用等温吸附曲线的应用第一，确定煤储层中的煤层气临界解吸压力；第一，确定煤储层中的煤层气临界解吸压力；第二，估算煤储层的理论含气量和确定煤层气第二，估算煤储层的理论含气量和确定煤层气 的饱和状态的饱和状态;第三，预测煤储层在降压解吸过程中煤层气的第三，预测煤储层在降压解吸过程中煤层气的 采收率或可采资源量。采收率或可采资源量。图解法图解法临界解吸压力求算公式：公式法公式法理论最大采收率求算公式 煤层气依赖于煤固体基质的吸附性而赋煤层气依赖于煤固体基质的吸附性而赋存在煤储层中，吸附性的高低不仅取决于煤存在煤储层中，吸附性的高低不仅取决于煤的的岩石学组成、物理化学结构、煤级、水分岩石学组成、物理化学结构、煤级、水分含量含量等煤自身因素，而且等煤自身因素，而且储层温度、压力储层温度、压力也也对煤层气的吸附性有较大的影响。对煤层气的吸附性有较大的影响。影响煤吸附因素的研究影响煤吸附因素的研究孔隙结构孔隙结构煤级煤级煤岩成分和显微组分煤岩成分和显微组分水分、温度和压力水分、温度和压力多元气体多元气体影响煤吸附因素的研究影响煤吸附因素的研究孔隙结构孔隙结构 孔隙结构是决定煤吸附特性的重要因素。孔隙结构是决定煤吸附特性的重要因素。霍多特十进制划分方案霍多特十进制划分方案:大孔（大孔（1000nm1000nm）、中）、中孔（孔（100-1000nm100-1000nm），过渡孔（），过渡孔（10-100nm10-100nm）和微孔（）和微孔（10nm)10nm)。孔隙结构与吸附的关系研究表明，孔隙结构与吸附的关系研究表明，大孔大孔发生气体发生气体强烈层流和紊流渗透，强烈层流和紊流渗透，中孔中孔发生气体缓慢层流渗透，发生气体缓慢层流渗透，过渡孔过渡孔发生气体毛细管凝聚、吸附及扩散，而发生气体毛细管凝聚、吸附及扩散，而微孔微孔是是发生气体吸附的主要场所，微孔的发育程度决定了煤发生气体吸附的主要场所，微孔的发育程度决定了煤的吸附能力。的吸附能力。煤对煤对CHCH4 4的吸附与微孔比表面积有正相的吸附与微孔比表面积有正相关关系（张晓东等，关关系（张晓东等，20052005）煤级煤级 含平衡水煤样煤级与最大吸附量散点图 干燥煤样煤级与最大吸附量散点图（张晓东等，2005）三段式三段式两段式两段式煤岩成分和显微组分煤岩成分和显微组分在煤的低中变质阶段，镜质组的吸附量比丝质体低，在长焰煤-焦煤阶段，惰质组吸附量高于镜质组，在瘦煤-无烟煤阶段正好相反（张晓东等，2005）我国吸附研究结果：Langmuir体积参数随镜质组含量增加而增大，随惰质组含量增加而减小，两者在长烟煤到贫煤之间得出的结论截然相反（张群等，1999）。1.煤岩成分对吸附能力的影响：镜煤最高，其次是亮煤、暗煤。2.显微组分对煤吸附性的关系受煤化程度、水分含量等因素影响。温度对吸附能力的影响温度对吸附能力的影响R Rmaxmax=0.88%=0.88%R Rmaxmax=2.69%=2.69%随着温度的升高随着温度的升高随着温度的升高随着温度的升高,煤对甲烷的吸附量呈规律性降低煤对甲烷的吸附量呈规律性降低煤对甲烷的吸附量呈规律性降低煤对甲烷的吸附量呈规律性降低储层水分对吸附能力的影响储层水分对吸附能力的影响 煤样的平衡水分与煤变煤样的平衡水分与煤变煤样的平衡水分与煤变煤样的平衡水分与煤变质程度有关。从褐煤、长焰质程度有关。从褐煤、长焰质程度有关。从褐煤、长焰质程度有关。从褐煤、长焰煤至焦煤阶段煤至焦煤阶段煤至焦煤阶段煤至焦煤阶段,煤的平衡水煤的平衡水煤的平衡水煤的平衡水分随变质程度的增加而减少分随变质程度的增加而减少分随变质程度的增加而减少分随变质程度的增加而减少,瘦煤至无烟煤瘦煤至无烟煤瘦煤至无烟煤瘦煤至无烟煤2 2 2 2号阶段煤的号阶段煤的号阶段煤的号阶段煤的平衡水分随着煤变质程度的平衡水分随着煤变质程度的平衡水分随着煤变质程度的平衡水分随着煤变质程度的增加而增大。增加而增大。增加而增大。增加而增大。液态水影响煤吸附甲烷的实验研究液态水影响煤吸附甲烷的实验研究:以沁水盆地南部煤储层为例以沁水盆地南部煤储层为例(桑树勋等，桑树勋等，20052005）地层条件下,煤储层是固-液-气三相耦合体系。固相煤基质为微孔发育的、主要由有机大分子组成的多孔隙复杂介质；气相以甲烷为主,含少量的气态水、二氧化碳、氮气、重烃气等；液相主要是指液态水,有时可见到液态烃。煤基质吸附、吸收-解吸气体是固气作用的主要表现形式,同时煤基质中大孔隙容积为气体运移、储集提供了空间。气态水对煤吸附气体有显著影响,随煤中水分的增加煤吸附气体能力降低。因水分子具有极性,煤会优先吸附水分子,从而影响煤的吸附位和吸附能。但当煤中水分超过临界平衡水分,即气态水达到相对饱和并出现液态水时,煤吸附气体能力不再受水分的影响。即,液态水对煤吸附气体没有影响。通过常温常压下干燥煤样吸附气态水或浸入液态通过常温常压下干燥煤样吸附气态水或浸入液态通过常温常压下干燥煤样吸附气态水或浸入液态通过常温常压下干燥煤样吸附气态水或浸入液态水来获得的水来获得的水来获得的水来获得的,受到孔隙界面张力的作用受到孔隙界面张力的作用受到孔隙界面张力的作用受到孔隙界面张力的作用,液态水只能液态水只能液态水只能液态水只能润湿煤的外表面和煤中部分大孔隙渗流孔隙润湿煤的外表面和煤中部分大孔隙渗流孔隙润湿煤的外表面和煤中部分大孔隙渗流孔隙润湿煤的外表面和煤中部分大孔隙渗流孔隙,而煤的而煤的而煤的而煤的外表面和大孔隙表面对煤吸附能力的影响甚微外表面和大孔隙表面对煤吸附能力的影响甚微外表面和大孔隙表面对煤吸附能力的影响甚微外表面和大孔隙表面对煤吸附能力的影响甚微,液态液态液态液态水无法做功、克服界面张力而进人孔径很小的凝聚一水无法做功、克服界面张力而进人孔径很小的凝聚一水无法做功、克服界面张力而进人孔径很小的凝聚一水无法做功、克服界面张力而进人孔径很小的凝聚一吸附孔隙和吸附孔隙吸附孔隙和吸附孔隙吸附孔隙和吸附孔隙吸附孔隙和吸附孔隙,所以所以所以所以,液态水也就不会对煤吸液态水也就不会对煤吸液态水也就不会对煤吸液态水也就不会对煤吸附气体产生明显的影响。附气体产生明显的影响。附气体产生明显的影响。附气体产生明显的影响。?在地温梯度和压力梯度正常的地区在地温梯度和压力梯度正常的地区,埋深埋深1000m1000m的煤储层中的煤储层中,液态水的压力可达液态水的压力可达8MPa,8MPa,温温度可达度可达45 45 与常温常压条件相比与常温常压条件相比,地层条件下地层条件下煤中液态水能克服一定的毛细管力而进人孔径煤中液态水能克服一定的毛细管力而进人孔径更小的孔隙更小的孔隙中中,那么那么,地层条件下煤中液态水地层条件下煤中液态水能否进人吸附孔隙对煤吸附气体能力产生显著能否进人吸附孔隙对煤吸附气体能力产生显著影响影响?干燥煤样干燥煤样制备是将煤样在烘箱内制备是将煤样在烘箱内105105干燥干燥2h.2h.平衡水煤样平衡水煤样制备是在制备是在3030饱和湿度下饱和湿度下煤样吸满气态水煤样吸满气态水.注水煤样注水煤样制备通过注水实验来完成制备通过注水实验来完成.样品制备样品制备实验样品粒度的选择实验样品粒度的选择 煤样粒级对等温煤样粒级对等温煤样粒级对等温煤样粒级对等温吸附实验结果的影响吸附实验结果的影响吸附实验结果的影响吸附实验结果的影响 煤样粒级对等温煤样粒级对等温煤样粒级对等温煤样粒级对等温吸附实验周期的影响吸附实验周期的影响吸附实验周期的影响吸附实验周期的影响选择选择2-5mm2-5mm煤样作为实验样品煤样作为实验样品实验结果实验结果注水煤样体积注水煤样体积注水煤样体积注水煤样体积干燥煤样体积平衡水煤样体积干燥煤样体积平衡水煤样体积干燥煤样体积平衡水煤样体积干燥煤样体积平衡水煤样体积实验结果实验结果 干煤样在干煤样在干煤样在干煤样在6Ma6Ma6Ma6Ma左右接近最大饱和吸附量左右接近最大饱和吸附量左右接近最大饱和吸附量左右接近最大饱和吸附量,平衡水煤样在平衡水煤样在平衡水煤样在平衡水煤样在10MPa10MPa10MPa10MPa左右接近最大饱和吸附量左右接近最大饱和吸附量左右接近最大饱和吸附量左右接近最大饱和吸附量,注水煤样在注水煤样在注水煤样在注水煤样在30MPa30MPa30MPa30MPa左右接近最大饱左右接近最大饱左右接近最大饱左右接近最大饱和吸附量。和吸附量。和吸附量。和吸附量。注水煤样等温吸附曲线与实验数据的拟合度最高注水煤样等温吸附曲线与实验数据的拟合度最高注水煤样等温吸附曲线与实验数据的拟合度最高注水煤样等温吸附曲线与实验数据的拟合度最高,其次为平其次为平其次为平其次为平衡水煤样衡水煤样衡水煤样衡水煤样,干煤样等温吸附曲线与实验数据的拟合度最差。干煤样等温吸附曲线与实验数据的拟合度最差。干煤样等温吸附曲线与实验数据的拟合度最差。干煤样等温吸附曲线与实验数据的拟合度最差。在低压段（在低压段（在低压段（在低压段（5MPa),5MPa),5MPa),5MPa),注水煤样的等温吸附线与平衡水煤样较注水煤样的等温吸附线与平衡水煤样较注水煤样的等温吸附线与平衡水煤样较注水煤样的等温吸附线与平衡水煤样较为接近为接近为接近为接近,注水煤样的吸附气量与平衡水煤样大体相当注水煤样的吸附气量与平衡水煤样大体相当注水煤样的吸附气量与平衡水煤样大体相当注水煤样的吸附气量与平衡水煤样大体相当,而明而明而明而明显低于干燥煤样。在中压段（显低于干燥煤样。在中压段（显低于干燥煤样。在中压段（显低于干燥煤样。在中压段（5-15MPa),5-15MPa),5-15MPa),5-15MPa),注水煤样的等温吸附注水煤样的等温吸附注水煤样的等温吸附注水煤样的等温吸附线与平衡水煤样开始显著分离线与平衡水煤样开始显著分离线与平衡水煤样开始显著分离线与平衡水煤样开始显著分离,注水煤样的吸附气量大于平注水煤样的吸附气量大于平注水煤样的吸附气量大于平注水煤样的吸附气量大于平衡水煤样衡水煤样衡水煤样衡水煤样,但小于干燥煤样。高压段（但小于干燥煤样。高压段（但小于干燥煤样。高压段（但小于干燥煤样。高压段（15MPa),15MPa),15MPa),15MPa),注水煤样注水煤样注水煤样注水煤样的等温吸附线逐渐逼近并会超越干煤样的等温吸附线逐渐逼近并会超越干煤样的等温吸附线逐渐逼近并会超越干煤样的等温吸附线逐渐逼近并会超越干煤样,随压力增高和接近随压力增高和接近随压力增高和接近随压力增高和接近最终饱和吸附最终饱和吸附最终饱和吸附最终饱和吸附,注水煤样的吸附气量接近或大于于燥煤样。注水煤样的吸附气量接近或大于于燥煤样。注水煤样的吸附气量接近或大于于燥煤样。注水煤样的吸附气量接近或大于于燥煤样。储层条件下煤层中的液态水对煤储层条件下煤层中的液态水对煤基质吸附气体存在显著影响基质吸附气体存在显著影响,液态水液态水可以使煤基质吸附气体的能力提升！可以使煤基质吸附气体的能力提升！认识认识储层压力对吸附能力的影响储层压力对吸附能力的影响表表 煤层气吸附量与压力关系煤层气吸附量与压力关系 煤对甲烷的吸附量受压力控制,随着压力增大而变大。当压力为0.5MPa时,其吸附量为Langmuir体积的10%23%;在小于10MPa压力条件下,吸附气占总吸附量的55%85%;压力大于10MPa时,随着压力增大,吸附量的增量已很小。多元气体的吸附多元气体的吸附 多元气体的吸附是通过吸附位的竞争来进多元气体的吸附是通过吸附位的竞争来进行的行的，吸附竞争力的强弱与吸附质分子的极性，吸附竞争力的强弱与吸附质分子的极性有明显的关系。多元气体的吸附等温线总是介有明显的关系。多元气体的吸附等温线总是介于吸附能力强的气体和吸附能力弱的气体之间，于吸附能力强的气体和吸附能力弱的气体之间，组成的百分比不同，所得的等温线也不同。组成的百分比不同，所得的等温线也不同。煤对二元气体等温吸附过程中的组分分馏效应（唐煤对二元气体等温吸附过程中的组分分馏效应（唐煤对二元气体等温吸附过程中的组分分馏效应（唐煤对二元气体等温吸附过程中的组分分馏效应（唐书恒等，书恒等，书恒等，书恒等，2005200520052005）纯气体等温吸附实验纯气体等温吸附实验 同一煤样对同一煤样对同一煤样对同一煤样对COCOCOCO2 2 2 2、CHCHCHCH4 4 4 4和和和和N N N N2 2 2 2的吸附实验结果相比的吸附实验结果相比的吸附实验结果相比的吸附实验结果相比,COCOCOCO2 2 2 2的的的的V V V VL L L L值要比值要比值要比值要比CHCHCHCH4 4 4 4的的的的V V V VL L L L值大值大值大值大,CH,CH,CH,CH4 4 4 4的值又比的值又比的值又比的值又比N N N N2 2 2 2的值大的值大的值大的值大,即即即即3 3 3 3种气体在煤中的吸附能力大小顺序是种气体在煤中的吸附能力大小顺序是种气体在煤中的吸附能力大小顺序是种气体在煤中的吸附能力大小顺序是COCOCOCO2 2 2 2CHCHCHCH4 4 4 4N N N N2 2 2 2而而而而P P P PL L L L值越大，表明气体越容易从煤中解吸值越大，表明气体越容易从煤中解吸值越大，表明气体越容易从煤中解吸值越大，表明气体越容易从煤中解吸,即即即即3 3 3 3种气体种气体种气体种气体优先解吸的顺序是优先解吸的顺序是优先解吸的顺序是优先解吸的顺序是N N N N2 2 2 2 CHCHCHCH4 4 4 4 COCOCOCO2 2 2 2CHCH4 4和和N N2 2二二元元气气体体等等温温吸吸附附实实验验CHCH4 4和和COCO2 2二二元元气气体体等等温温吸吸附附实实验验 在二元气体的等温吸附实验中在二元气体的等温吸附实验中,吸附能力吸附能力较强的气体组分优先被吸附较强的气体组分优先被吸附,因此造成游离相因此造成游离相中该气体组分的相对浓度呈先降低然后逐渐增中该气体组分的相对浓度呈先降低然后逐渐增加的趋势加的趋势,而游离相中吸附能力较弱的气体组而游离相中吸附能力较弱的气体组分相对浓度有先增加然后逐渐减少的趋势。分相对浓度有先增加然后逐渐减少的趋势。认识认识吸附时间吸附时间 吸附时间是气体从煤中解吸的速率吸附时间是气体从煤中解吸的速率,厘厘定为气含量测试的定为气含量测试的总气体体积总气体体积(包括损失气、包括损失气、解吸气和残余气解吸气和残余气)的的63.2%63.2%被解吸出来时被解吸出来时所需的时间。所需的时间。吸附时间参数是评价气体扩散速率的量吸附时间参数是评价气体扩散速率的量化指标化指标,也是煤层气资源评价的一个敏感性也是煤层气资源评价的一个敏感性指标；指标；关系到煤层气井进入产气高峰期的时关系到煤层气井进入产气高峰期的时间长短间长短。吸附时间随煤级变化的分布吸附时间随煤级变化的分布煤储层吸附时间特征及影响因素（李小彦煤储层吸附时间特征及影响因素（李小彦煤储层吸附时间特征及影响因素（李小彦煤储层吸附时间特征及影响因素（李小彦,2003,2003,2003,2003）同一煤层煤芯样品的吸附时间大小不一,但一般比较接近！同一煤层的不同类型同一煤层的不同类型(煤芯、煤屑煤芯、煤屑)样品样品,煤芯样煤芯样品比煤屑样品的吸附时间普遍大出很多。品比煤屑样品的吸附时间普遍大出很多。由于沉积环境的差别由于沉积环境的差别由于沉积环境的差别由于沉积环境的差别,也影响到同一口井的不同也影响到同一口井的不同也影响到同一口井的不同也影响到同一口井的不同煤层或煤组吸附时间的大小！煤层或煤组吸附时间的大小！煤层或煤组吸附时间的大小！煤层或煤组吸附时间的大小！柱样吸附时间最长柱样吸附时间最长,块样中等块样中等,粉样最小粉样最小煤储层的解吸特性煤储层的解吸特性 解吸，是指煤中吸附气由于自由气体压力解吸，是指煤中吸附气由于自由气体压力减小而转变成为游离气体，其结果是造成煤储减小而转变成为游离气体，其结果是造成煤储层吸附量减少。煤储层解吸特性可用层吸附量减少。煤储层解吸特性可用解吸量解吸量和和解吸速率解吸速率予以衡量。解吸总量由阶段解吸量组予以衡量。解吸总量由阶段解吸量组成，解吸速率往往来用吸附时间定量表示。成，解吸速率往往来用吸附时间定量表示。我国现有煤层气解吸资料多由四部分构成，我国现有煤层气解吸资料多由四部分构成，即即逸散量逸散量(V1)(V1)、现场两小时解、现场两小时解吸量吸量(V2)(V2)、真空、真空加热脱气量加热脱气量(V3)(V3)和粉碎脱气量和粉碎脱气量(V4)(V4)。美国煤层。美国煤层气含量通常由逸散气量、解吸气量气含量通常由逸散气量、解吸气量(解吸至解吸至一周内每天小于一周内每天小于10 cm10 cmg g时的解吸数量时的解吸数量)和残和残留气量三部分组成。逸散气量、解吸气量之和留气量三部分组成。逸散气量、解吸气量之和与总气体量之比，称为解吸率。一般与总气体量之比，称为解吸率。一般解吸率计解吸率计算为算为(V1(V1十十V2)V2)总量。总量。甲烷解吸率与埋藏深度之间关系往往是大相径庭的。甲烷解吸率与埋藏深度之间关系往往是大相径庭的。甲烷解吸率与埋藏深度之间关系往往是大相径庭的。甲烷解吸率与埋藏深度之间关系往往是大相径庭的。解吸率与煤层埋藏深度解吸率与煤层埋藏深度解吸率和煤级解吸率和煤级 煤层甲烷解煤层甲烷解吸率在镜质组反吸率在镜质组反射率小于射率小于3 3时时随煤级的升高而随煤级的升高而呈增大的趋势！呈增大的趋势！孔隙特征与煤层气解吸孔隙特征与煤层气解吸 当储层的压力低于煤层气的临界解当储层的压力低于煤层气的临界解吸压力后吸压力后,煤层气的解吸过程开始煤层气的解吸过程开始,先从先从宏观裂隙宏观裂隙,依次显微裂隙、大孔隙、微孔依次显微裂隙、大孔隙、微孔隙。隙。微孔与小孔的分布是影响煤储层气微孔与小孔的分布是影响煤储层气体解吸阶段性、解吸效率和解吸量的重体解吸阶段性、解吸效率和解吸量的重要因素要因素（王乐平等，（王乐平等，20092009）。）。煤层渗透率变化引起游离态煤层气的扩散和渗流,从而持续改变煤层压力,使煤层气的解吸得以进行。解吸反过来能影响煤基质的收缩性,从而增加煤层渗透率。煤层渗透性与煤层气解吸煤层渗透性与煤层气解吸 储层压力影响煤层的孔隙系统和渗透率,影响到煤层气的解吸。压力降低幅度越大越有利于解吸。煤储层压力与煤层气解吸煤储层压力与煤层气解吸 煤层气吸附研究中煤层气吸附研究中急待解决的科学问题急待解决的科学问题1.煤结构与吸附之间关系的研究 与常规化工吸附体系相比，煤储层介质的孔径分布跨度范围很大，大到1000nm 以上的大孔，小到分子级的微孔（2nm），加之煤的结构的高度复杂性和不均一性，都使得煤储层吸附机理非常复杂。而当前的煤储层对吸附的研究往往局限于建立在假定固体表面为均匀的吸附模型基础上，显然是不恰当的。这也是目前不同的研究者基于样品、实验条件的差别，往往得出不同的结论和认识的主要原因之一。2.煤化程度对煤吸附的影响煤化程度对煤吸附的影响 煤成烃具有多阶段性，不同的演化阶段煤成烃的煤成烃具有多阶段性，不同的演化阶段煤成烃的煤成烃具有多阶段性，不同的演化阶段煤成烃的煤成烃具有多阶段性，不同的演化阶段煤成烃的量、种类都有差异。在煤演化阶段的几个量、种类都有差异。在煤演化阶段的几个量、种类都有差异。在煤演化阶段的几个量、种类都有差异。在煤演化阶段的几个“阶跃阶跃阶跃阶跃”点点点点附近，煤的物理化学结构发生了显著性变化，这些变附近，煤的物理化学结构发生了显著性变化，这些变附近，煤的物理化学结构发生了显著性变化，这些变附近，煤的物理化学结构发生了显著性变化，这些变化必然会影响煤的吸附特征。尽管前人对煤结构的演化必然会影响煤的吸附特征。尽管前人对煤结构的演化必然会影响煤的吸附特征。尽管前人对煤结构的演化必然会影响煤的吸附特征。尽管前人对煤结构的演化规律做了一定的研究，但对其与煤吸附特性跃变的化规律做了一定的研究，但对其与煤吸附特性跃变的化规律做了一定的研究，但对其与煤吸附特性跃变的化规律做了一定的研究，但对其与煤吸附特性跃变的内在联系的研究很少见诸报道。目前研究的煤级与吸内在联系的研究很少见诸报道。目前研究的煤级与吸内在联系的研究很少见诸报道。目前研究的煤级与吸内在联系的研究很少见诸报道。目前研究的煤级与吸附的研究大多是通过局限于有限的个别煤样进行研究，附的研究大多是通过局限于有限的个别煤样进行研究，附的研究大多是通过局限于有限的个别煤样进行研究，附的研究大多是通过局限于有限的个别煤样进行研究，有的是综合别人的研究数据加以定性分析，但在不同有的是综合别人的研究数据加以定性分析，但在不同有的是综合别人的研究数据加以定性分析，但在不同有的是综合别人的研究数据加以定性分析，但在不同地域、不同层位煤储层的吸附参数有所不同，加之实地域、不同层位煤储层的吸附参数有所不同，加之实地域、不同层位煤储层的吸附参数有所不同，加之实地域、不同层位煤储层的吸附参数有所不同，加之实验条件的差异，在此基础上得出的结论的必将缺乏一验条件的差异，在此基础上得出的结论的必将缺乏一验条件的差异，在此基础上得出的结论的必将缺乏一验条件的差异，在此基础上得出的结论的必将缺乏一定的代表性。定的代表性。定的代表性。定的代表性。3.三相介质下的煤储层吸附机理研究三相介质下的煤储层吸附机理研究 地层条件下，煤储层处于固、气、液三相并存的状地层条件下，煤储层处于固、气、液三相并存的状地层条件下，煤储层处于固、气、液三相并存的状地层条件下，煤储层处于固、气、液三相并存的状态。煤吸附性实质上是一定温压条件下煤中固、气、液态。煤吸附性实质上是一定温压条件下煤中固、气、液态。煤吸附性实质上是一定温压条件下煤中固、气、液态。煤吸附性实质上是一定温压条件下煤中固、气、液三相介质耦合作用的结果，牵涉到一系列复杂的物理化三相介质耦合作用的结果，牵涉到一系列复杂的物理化三相介质耦合作用的结果，牵涉到一系列复杂的物理化三相介质耦合作用的结果，牵涉到一系列复杂的物理化学过程，其中任何一相的任何变动都会造成其余两相性学过程，其中任何一相的任何变动都会造成其余两相性学过程，其中任何一相的任何变动都会造成其余两相性学过程，其中任何一相的任何变动都会造成其余两相性状的变化，但目前该方面的研究很少有人涉及，有关特状的变化，但目前该方面的研究很少有人涉及，有关特状的变化，但目前该方面的研究很少有人涉及，有关特状的变化，但目前该方面的研究很少有人涉及，有关特性与机理方面的关键科学问题尚未找到答案。尽管也开性与机理方面的关键科学问题尚未找到答案。尽管也开性与机理方面的关键科学问题尚未找到答案。尽管也开性与机理方面的关键科学问题尚未找到答案。尽管也开展了很多平衡水等温吸附实验，但对液态水对固（煤基展了很多平衡水等温吸附实验，但对液态水对固（煤基展了很多平衡水等温吸附实验，但对液态水对固（煤基展了很多平衡水等温吸附实验，但对液态水对固（煤基块）气（煤层气体）作用的影响尚未开展系统研究工作，块）气（煤层气体）作用的影响尚未开展系统研究工作，块）气（煤层气体）作用的影响尚未开展系统研究工作，块）气（煤层气体）作用的影响尚未开展系统研究工作，从而制约