我國(guó)頁(yè)巖氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量高達(dá)5441.29億立方米，按可采儲(chǔ)量計(jì)算目前可達(dá)世界第一。注氣驅(qū)替煤層/頁(yè)巖/致密氣技術(shù)是提高三氣采收率 、井下瓦斯強(qiáng)化抽采消突等方面的重要措施之一 。它在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值、保證礦山安全的同時(shí)還能封存 CO 2等溫室氣體 ，具有巨大的應(yīng)用 價(jià)值。而核磁共振是一種非侵入性、在線的技術(shù)手段，從微細(xì)觀尺度精確定量化研究煤系頁(yè)巖瓦斯吸附解吸特性。

低場(chǎng)核磁法研究甲烷與二氧化碳 氮?dú)飧?jìng)爭(zhēng)吸附基本原理：

利用NMR技術(shù)探測(cè)樣品中CH4中H元素的含量和分布而CO2和N2分子中沒(méi)有H不產(chǎn)生NMR信號(hào)，當(dāng)煤中吸附氣體含量和狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，可以通過(guò)T2譜中CH4的 NMR信號(hào)來(lái)判斷，進(jìn)而分析各種氣體間的競(jìng)爭(zhēng)吸附關(guān)系和演化規(guī)律。

低場(chǎng)核磁法研究甲烷與二氧化碳 氮?dú)飧?jìng)爭(zhēng)吸附裝置圖：

低場(chǎng)核磁法研究甲烷與二氧化碳 氮?dú)飧?jìng)爭(zhēng)吸附結(jié)論：

(l)NMR技術(shù)可探測(cè)煤樣中CH4中1H元素的含量和分布,CO2中沒(méi)有氫核,CO2氣體對(duì)煤的競(jìng)爭(zhēng)吸附過(guò)程能夠較好通過(guò)NMR信號(hào)表征。

(2)從低場(chǎng)核磁T2譜面積和注氣壓力變化值均表明,隨著吸附時(shí)間和注入壓力的增加,煤對(duì)氣體的吸附速率逐漸降低;當(dāng)有多種氣體注入時(shí),氣體的吸附性越強(qiáng),煤對(duì)其吸附速率較大。

(3)煤對(duì)各氣體間的競(jìng)爭(zhēng)吸附關(guān)系可由氣體置換實(shí)驗(yàn)體現(xiàn),強(qiáng)吸附性氣體先從大孔隙逐漸到小孔隙置換已吸附的弱吸附性氣體;反之,弱吸附性氣體對(duì)煤中已吸附的強(qiáng)吸附性氣體的置換效果不明顯。

(4)向已吸附強(qiáng)吸附性氣體的煤中注入弱吸附性氣體,弱吸附性氣體也能少量被吸附,氣壓越大,吸附量越大。

參考資料：[1]羅明坤,李勝,榮海,等.CH4與N2,CO2間競(jìng)爭(zhēng)吸附關(guān)系的核磁共振實(shí)驗(yàn)研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2018,43(2):8.