利用二氧化碳驱替瓦斯不仅可以去除大气中的二氧化碳达到降低温室效应的作用，还能从煤炭中回收额外的煤层气(CBM)从而降低煤炭资源开采过程中的瓦斯事故，该技术的广泛应用对优化我国能源结构、降低矿井瓦斯灾害、保障矿井安全开采具有重要意义，同时使煤层气(CBM)生产更具有经济吸引力。注二氧化碳驱替瓦斯技术中注气压力是影响置换驱替效果的关键因素，本文以明确龙煤双鸭山集贤煤矿突出煤层注液态二氧化碳驱替瓦斯技术参数为研究目标，通过相似型模拟实验研究不同注气压力对驱替效果的影响，并分析了驱替前后煤样孔隙结构的演变规律，通过COMSOL数值模拟分析了注气压力、钻孔施工参数对驱替效果的影响，并对实验结果以及数值模拟结果进行了现场工程验证与驱替效果评价，主要研究成果如下：

(1)基于龙煤双鸭山集贤煤矿突出煤层煤样开展了CO₂驱替甲烷相似型模拟实验，分析给出了物理模拟过程中不同注气压力对驱替效果（CH₄浓度、CH₄纯量、累计驱替量、CO₂突破时间）的影响规律，基于驱替前后两煤样的孔隙结构，分析明确了驱替作用下煤样孔隙结构的演变规律。

(2)基于煤样基础参数测试结果利用COMSOL软件建立了工程尺度相似型数值模型，通过分析模拟结果中煤体CH₄分压变化特征、驱替过程CH₄压降速率、CH₄浓度变化等参数，结合上述物理模拟实验结果，明确了压注参数以及工程施工参数对驱替效果的影响。

(3)结合龙煤双鸭山集贤煤矿试验地点具体情况以及上述物理驱替模拟与数值模拟研究结果，确定了压注工艺参数，利用西安科技大学自主研发的液态CO₂低温动力增压泵在集贤煤矿开展注液态CO₂驱替CH₄工业试验。

The use of carbon dioxide to displace gas can not only remove carbon dioxide in the atmosphere to reduce the greenhouse effect, but also recover additional coalbed methane ( CBM ) from coal to reduce gas accidents in the mining process of coal resources. The wide application of this technology is of great significance for optimizing China 's energy structure, reducing mine gas disasters, and ensuring safe mining of mines, while making coalbed methane ( CBM ) production more economically attractive. The gas injection pressure is the key factor affecting the displacement effect in the technology of gas displacement by carbon dioxide injection. In this paper, the technical parameters of gas displacement by liquid carbon dioxide injection in the prominent coal seam of Shuangyashan Jixian Coal Mine are studied. The influence of different gas injection pressures on the displacement effect is studied by similar simulation experiments, and the evolution law of pore structure of coal samples before and after displacement is analyzed. The influence of gas injection pressure and drilling construction parameters on the displacement effect is analyzed by COMSOL numerical simulation. The experimental results and numerical simulation results are verified by field engineering and the displacement effect is evaluated. The main research results are as follows :

Based on the prominent coal sample of Jixian Coal Mine in Shuangyashan, Longmei, a similar simulation experiment of CO₂ flooding methane was carried out. The influence of different gas injection pressures on the displacement effect ( CH₄ concentration, CH₄ purity, cumulative displacement, CO₂ breakthrough time ) in the physical simulation process was analyzed. Based on the pore structure of the two coal samples before and after displacement, the evolution law of the pore structure of the coal sample under displacement was analyzed and clarified.

Based on the test results of basic parameters of coal samples, a similar numerical model of engineering scale was established by COMSOL software. By analyzing the variation characteristics of CH₄ partial pressure in coal, the pressure drop rate of CH₄ in the displacement process, the change of CH₄ concentration and other parameters in the simulation results, combined with the above physical simulation results, the influence of pressure injection parameters and engineering construction parameters on the displacement effect was clarified.

Combined with the specific situation of the test site of Longmei Shuangyashan Jixian Coal Mine and the results of the above physical displacement simulation and numerical simulation, the pressure injection process parameters were determined, and the liquid CO₂ cryogenic power booster pump independently developed by Xi'an University of Science and Technology was used to carry out the industrial test of liquid CO₂ flooding CH₄ in Jixian Coal Mine.

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