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

低場核磁法研究甲烷與二氧化碳 氮氣競爭吸附基本原理：

利用NMR技術(shù)探測樣品中CH4中H元素的含量和分布而CO2和N2分子中沒有H不產(chǎn)生NMR信號，當(dāng)煤中吸附氣體含量和狀態(tài)發(fā)生改變時，可以通過T2譜中CH4的 NMR信號來判斷，進而分析各種氣體間的競爭吸附關(guān)系和演化規(guī)律。

低場核磁法研究甲烷與二氧化碳 氮氣競爭吸附裝置圖：

低場核磁法研究甲烷與二氧化碳 氮氣競爭吸附結(jié)論：

(l)NMR技術(shù)可探測煤樣中CH4中1H元素的含量和分布,CO2中沒有氫核,CO2氣體對煤的競爭吸附過程能夠較好通過NMR信號表征。

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

(3)煤對各氣體間的競爭吸附關(guān)系可由氣體置換實驗體現(xiàn),強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,弱吸附性氣體對煤中已吸附的強吸附性氣體的置換效果不明顯。

(4)向已吸附強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間競爭吸附關(guān)系的核磁共振實驗研究[J].煤炭學(xué)報,2018,43(2):8.