Wpływ presorpcji metanu na zmiany wymiarów zewnętrznych węgla kamiennego podczas sorpcji ditlenku węgla

• Autorzy: Zarębska K.

Warianty tytułu

EN

The effects of methane presorption on the variations of external diameters of hard coals during the sorption of carbon dioxide

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono badania mające na celu obserwację zachowania węgla kamiennego podczas gromadzenia w nim gazów kopalnianych i zmianę jego wymiarów zewnętrznych związaną z tym procesem. Podczas sorpcji gazów następuje zwiększenie wymiarów węgla, natomiast podczas desorpcji jego kontrakcja. Otrzymane wyniki badań wskazują, że węgiel bardziej rozszerza się w kierunku prostopadłym (ε﬩) do uławicenia niż w kierunku równoległym (ε//). Zarówno dla procesów sorpcyjnych, jak i dylatometrycznych osiągnięcie stanu równowagi następuje szybciej w układach węgiel–ditlenek węgla niż węgiel–metan. Mimo, że węgle kamienne w procesie sorpcji chłoną CO2 ponad dwukrotnie więcej ditlenku węgla niż metanu, ich deformacja sorpcyjna jest około trzy razy większa podczas sorpcji ditlenku węgla w porównaniu z metanem. Z przeprowadzonych badań wynika, że zatłoczenie ditlenku węgla do złoża metanowego, może być przyczyną, przy braku możliwości rozszerzania węgla w złożu, zwiększenia naprężeń w górotworze i w konsekwencji zmiany przepuszczalności złoża.

EN

Experiments were performed to investigate the hard coal behaviour while accumulating mine gases and the changes in its external dimensions that accompany this process. Sorption of mine gases brings about an increase of external dimensions of coal, and their desorption is accompanied by coal contraction. The results show that coal expansion is more pronounced in the direction perpendicular (ε﬩) to the bedding than parallel to it (ε //). The equilibrium condition both in sorption and expansion processes can be reached more quickly in the coal–CO2 than for coal–CH4 systems. In spite of the fact that coals tend to sorb CO2 much more effectively than CH4, their deformation ability due to sorption is three times greater during sorption of carbon dioxide than for methane. The tests reveal that injection of carbon dioxide to the coalbed containing methane may lead to increased stresses in the rock strata as the coal will not be able to expand any further and this will cause changes of the seam permeability.

Słowa kluczowe

PL

presorpcja CO2; zatłaczanie CO2; węgiel kamienny; rozszerzalność/kontrakcja

EN

CO2 presorption; CO2 injection; hard coal; expansion/contraction

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 448 (1)
• Strony: 133--136
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zarębska K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, Wydział Energetyki i Paliw, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] BEAMISH B.B., CROSDALE P.J., 1998 — Instantaneous out-bursts in underground coal mines: An overview and association with coal type. Intern. J. Coal Geol, 35: 27-55.
• [2] CEGLARSKA-STEFAŃSKA G., 1990 — Współzależność procesów sorpcyjnych i dylatometrycznych zachodzących w układach: węgle kamienne – para wodna, dwutlenek węgla, metan, Zesz. Nauk. AGH, Chemia, 16.
• [3] CHARRIERE D., POKRYSZKA Z., BEHRA P., 2010 — Effect of pressure and temperature on diffusion of CO2 and CH4 into coal from the Lorraine basin (France). Intern. J. Coal Geol., 81: 373-380.
• [4] CROSDALE P.J., BEAMISH B.B., VALIX M., 1998 — Coalbed methane sorption related to coal composition. Intern. J. Coal Geol., 35: 147-158.
• [5] GOODMAN A.L., FAVORS R.N., LARSEN J. W., 2006 — Argonne Coal Structure Rearrangement Caused by Sorption of CO2. Energy & Fuels, 20: 2537-2543.
• [6] LARSEN J.W., 2004 — The effects of dissolved CO2 on coal structure and properties. Intern. J. Coal Geol., 57: 63-70.
• [7] MAZUMDER S., WOLF K.H., 2008 — Differential swelling and permeability change of coal in response to CO2 injection for ECMB. Intern. J. Coal Geol., 74: 123-138.
• [8] OZDEMIR E., 2009 — Modeling of coal bed methane (CBM) production and CO2 sequestration in coal seams. Intern. J. Coal Geol., 77: 109-118.
• [9] RADOVIC L.R., MENON V.C., LEONYLEON C.A., KYOTANI T., 1997 — On the porous structure of coals: Evidence for an interconnected but constricted micropore system and implications for coalbed methane recovery. Adsorption, 3, 3: 221-232.
• [10] VIETE D.R., RANJITH P.G., 2006 — The effect of CO2 on the geo-mechanical and permeability behaviour of brown coal: Implications for coal seam CO2 sequestration. Intern. J. Coal Geol., 66: 204-216.
• [11] WÓJCICKI A., 2009 — Potencjał geologicznego składowania CO2 w głębokich nieeksploatowanych pokładach węgla Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Prz. Geol., 57, 2: 138-143.
• [12] YU H., ZHOU L., GUO W., CHENG J., HU Q., 2008 — Predictions of the adsorption equilibrium of methane/carbon dioxide binary gas on coals Rusing Langmuir and ideal adsorber solution theory under feed gas conditions. Intern. J. Coal Geol., 73: 115-129.
• [13] ZARĘBSKA K., 2007 — Methane and carbon dioxide sorption processes measurements: the effect of heterogeneous structure of coals. Pol. J. Environ., 16, 3B: 516-519.
• [14] ZARĘBSKA K., CEGLARSKA-STEFAŃSKA G., 2008 — The change in effective stress associated with swelling during carbon dioxide sequestration on natural gas recovery. Intern. J. Coal Geol., 74: 167-174.

Uwagi

PL

Artykuł w: Część 1, Składowanie i magazynowanie w strukturach geologicznych