CO2驱提高煤层气开采效果注入参数的实验研究
CO2注入实验报告
CO2注入实验报告关于各家实验内容及其结论和优缺点的调研1 林李—注二氧化碳开采煤层气模拟实验研究该实验利用注二氧化碳开采煤层气模拟实验装置，研究了注气压力、注汽速度等因素对煤层气采收率的影响，为煤田开展注二氧化碳开采煤层气提供理论依据。
1.1实验材料与实验装置实验材料包括煤样、甲烷(瓶装，纯度99.99%)、二氧化碳(瓶装，纯度99.99%)、蒸馏水、氢氧化钠等。
实验装置如图1所示，它主要由气瓶、标准容器、煤样管、回压阀、真空泵、二氧化碳吸收装置、量筒等组成。
1-气瓶 2-标准容器 3-减压阀 4-压力表 5-煤样 6-二氧化碳吸收装置 7-真空泵8-量筒 9-回压阀图1 实验装置示意图1.2 实验方法1.2．1 煤样制备将块状煤样粉碎、过筛、烘干、称质量，然后装入填煤管中，边填边压实。
1.2.2 煤样吸附特性评价实验步骤(1) 关闭填煤管和标准容器的出口阀门，将填煤管抽真空2小时。
(2) 打开气瓶阀门，将气体充入标准容器中，记录压力为P1，关闭气瓶阀门。
(3) 打开填煤管入口阀门，连通标准容器和填煤管，在压力表读数稳定时，记录平衡压力P2。
(4) 改变充入标准容器中的气体的压力，重复步骤(2)和(3)，得到一系列的平衡压力值。
1.2.3 注二氧化碳开采煤层气实验步骤(1) 关闭填煤管和标准容器的出口阀门，将填煤管抽真空2小时。
(2) 打开甲烷气瓶阀门，将甲烷充入标准容器中，记录压力为P1，关闭气瓶阀门。
(3) 打开填煤管入口阀门，连通标准容器和填煤管，在压力表读数稳定时，记录平衡压力P2。
(4) 调节回压阀压力P2，以一定的流量向填煤管中注入二氧化碳气体，产出的二氧化碳气体由碱液吸收，记录时间和采出的甲烷气量。
1.3 实验结果与分析煤样对甲烷、氮气和二氧化碳的吸附等温线如图2所示。
由图2可见，煤样对二氧化碳、甲烷、氮气的吸附规律都近似符合Langmuir 等温吸附方程。
图2 不同气体的等温吸附曲线氮气)339.01/(638.2p p V a += 95.2=L P 78.7=L V (1)甲烷)328.01/(676.7p p V a += 05.3=L P 42.23=L V (2)二氧化碳)702.01/(313.36p p V a += 42.1=L P 72.51=L V (3)二氧化碳的吸附曲线位于CH 4的吸附曲线之上，煤样对二氧化碳的吸附量大约是对甲烷吸附量的3倍左右，而氮气的吸附性能要低于甲烷的吸附性，这说明在相同压力下，CO 2对煤样的吸附能力大于CH 4对煤样的吸附能力，二氧化碳注入煤层中后就会与煤基质微孔中的甲烷发生竞争吸附，由于其吸附能力较煤层甲烷强从而将原吸附在煤层中的甲烷置换出来，达到增产煤层气的效果。
《不同状态的二氧化碳对煤层气的驱替研究》范文
《不同状态的二氧化碳对煤层气的驱替研究》篇一一、引言煤层气是一种在煤炭地下储层中赋存的天然气，主要由甲烷组成。
而二氧化碳作为一种常见的温室气体，其与煤层气的相互作用和驱替效应是当前环境与能源领域的研究热点。
本篇论文主要针对不同状态的二氧化碳对煤层气的驱替效果进行实验研究与探讨，以提供更多的理论基础与实际操作经验。
二、二氧化碳的不同状态及其影响二氧化碳是一种特殊的物质，其状态受到温度和压力的影响，主要存在气态、液态和固态三种状态。
在煤层气驱替的研究中，不同状态的二氧化碳具有不同的驱替效果。
1. 气态二氧化碳：气态二氧化碳的扩散能力强，可以迅速进入煤层微孔隙中，降低煤层气的压力，进而驱替出更多的煤层气。
2. 液态二氧化碳：液态二氧化碳的密度大，能够更好地渗透到煤层深处的孔隙中，对煤层气的驱替效果更为明显。
同时，液态二氧化碳在注入过程中会迅速转化为气态，产生较大的体积膨胀效应，进一步驱替煤层气。
3. 固态二氧化碳（干冰）：固态二氧化碳通过升华作用迅速转化为气态，能够快速降低煤层气的温度和压力，有助于驱替出部分吸附在煤基质表面的煤层气。
三、实验研究方法与步骤本研究采用实验模拟的方式，对不同状态的二氧化碳在煤层中的驱替效果进行研究。
实验主要步骤如下：1. 制备不同状态的二氧化碳：根据需要，将二氧化碳制备为气态、液态和固态。
2. 选择实验煤样：选择具有代表性的煤样作为实验对象。
3. 设定实验条件：设定不同的温度、压力等实验条件。
4. 进行实验：将不同状态的二氧化碳分别注入煤样中，观察并记录煤层气的驱替效果。
5. 数据处理与分析：对实验数据进行处理与分析，得出不同状态二氧化碳的驱替效果及影响因素。
四、实验结果与讨论通过对不同状态二氧化碳的驱替实验，我们得出以下结论：1. 气态二氧化碳的驱替效果主要体现在煤层表面的微孔隙中，对于深部孔隙的驱替效果相对较弱。
2. 液态二氧化碳的驱替效果最为明显，能够有效地渗透到煤层的深部孔隙中，对煤层气的驱替作用显著。
液态CO2注入混相驱注采井层间产量劈分方法探讨
油 气 藏评 价 与开 发
第２ 卷 第３ 期
Ｒ ＳＲ ＯＲＥ Ａ Ｕ ＴＯ Ｎ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｅ Ｅ Ｖ Ｉ Ｖ Ｌ Ａ Ｉ ＮＡ ＤＤ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ ２ 年 ６ ０ １ ２ 月
液态 Ｃ ２ Ｏ 注入混相驱注采井层 间产量劈分方法探讨
熊钰 ， 涛， 常 百宗虎 ， 杰 姜
关键 词 ：Ｏ 驱； 油井； Ｃ 采 注入井 ； 采平 衡； 注 分层注入量 ； 分层产量 ； 算 计 中图分 类号 ：Ｅ ５ ．２ Ｔ ３７４ 文献标 识码 ： Ａ
Ｄｉ ｕ ｓ ｎａ ｏ ｔｈ ｌ ｔｏ ｆｎｅｔ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎｉｔｒａ ｅ ｒ ｄ ｃｉｎｏ ｑ ｉ ｓ ｓｉ ｂ ｕ ｅ ｐｉｍｅｈ ｄｏ ｊｃｉ － ｒｄ ｃｉ ｅｌｙｒ ｏ ｕ ｔ ｆｉｕｄ ｃ ｏ ｔ ｓ ｔ ｉ ｏ ｏ ｎ ｐ ｏ ｌ
沁水盆地深煤层注入CO2提高煤层气采收率可行性分析
沁水盆地深煤层注入CO2提高煤层气采收率可行性分析申建;秦勇;张春杰;胡秋嘉;陈伟【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)001【摘要】探讨CO2注入深煤层提高煤层气采收率可行性对于解放我国丰富深部煤层气资源具有积极意义.分析了沁水盆地不同深度条件下储层参数的变化规律,开展了CO2注入煤层增产效应的数值模拟研究.结果显示,煤储层参数随埋深呈非线性变化且各参数显著变化深度具有较好的对应性,存在500 ～ 600 m,950～1 150 m 两个关键转折界限,据此将煤层划分为浅部、过渡、深部三带.随着埋深增加煤储层强非均质向均质转换,即所有参数在浅部较为离散而深部收敛.通过不同深度煤层的CO2注入生产效果模拟显示,注入CO2后煤层气采收率均得到不同幅度提高;注入CO2提高煤层气采收率效果由过渡带、浅部、深部逐步递减;注入时间越早和越长,提高采收率效果越显著;要实现深部煤层气采收率显著增加必须保证一定的CO2注入量;深部CO2封存优势显著.【总页数】6页(P156-161)【作者】申建;秦勇;张春杰;胡秋嘉;陈伟【作者单位】中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中国石油华北油田分公司,河北任丘062552;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;中国石油华北油田分公司,河北任丘062552;中国石油华北油田分公司,河北任丘062552【正文语种】中文【中图分类】P618.11【相关文献】1.山西沁水盆地柿庄北区块3#煤层注入埋藏CO2提高煤层气采收率试验和评价[J], 叶建平;张兵;SamWong2.注CO2提高煤层气采收率及CO2封存技术 [J], 张春杰;申建;秦勇;叶建平;张兵3.深煤层井组CO2注入提高采收率关键参数模拟和试验 [J], 叶建平;张兵;韩学婷;张春杰4.注烟道气提高煤层气采收率(CO2-ECBM)的可行性分析 [J], 王军红;王红瑞;于洪观5.沁水盆地南部注二氧化碳提高煤层气采收率微型先导性试验研究 [J], 叶建平;冯三利;范志强;王国强;William D.Gunter;Sam Wong;John R.Robinson因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
注CO2驱替煤层气过程的影响因素分析
程 的 影 响 因素 。通 过 研 究发 现 ， 影 响 因 素 主要 有煤 质 条 件 、 水和 Ｃ Ｏ 的 注入 压 力 及 注 ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｆａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ Ｃｏ ａ ｌ — Ｂｅ ｄ Ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ Ｒｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｂ ｙ ＣＯ９ Ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｘｉ ｅ Ｑｉ ｈ ｏ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｏ Ｘｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｅ ， Ｚ ｈ ａ ｎ Ｎａ ｎ ， Ｊ ｉ ｅ Ｊ ｉ ｎ ｇ ｔ ａ ｏ ， Ｑｉ ａ ｏ Ｙｕ ｐ ｅ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｍｉ ｎ ， Ｈｕ ｏ Ｍｅ ｎ ｇ ｙ ｉ ｎ ｇ
２ ． Ｈｕ ａ ｉ ｂ ｅ ｉ Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｂｒ ａ ｎ ｃ ｈ， Ｈｕ ａ ｉ ｂ ｅ ｉ Ａｎ ｈ ｕ ｉ ２ ３ ５ ０ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ — ｂ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｂ ｙ ＣＯ２ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
第 ３ ５卷
第 ６ 期
辽
宁
石
油
化
工
不同状态的二氧化碳对煤层气的驱替研究开题报告
不同状态的二氧化碳对煤层气的驱替研究开题报告一、研究背景和意义煤层气就是储存在煤层孔隙中的天然气，具有丰富的资源量、广泛的分布区域和较高的利用价值，已被列入我国能源资源的重要组成部分。
而二氧化碳驱替常温常压原位煤层气，是一种非常有效的提高采收率和改善储层物性的方法。
因此，煤层气的开采及开发利用对区域经济和国家能源安全都具有重要意义。
二氧化碳在驱替煤层气过程中，会存在多种状态，包括煤层气与二氧化碳混合在一起的气态二氧化碳、二氧化碳吸附在煤层孔隙内的固态二氧化碳、以及二氧化碳溶解在煤层水中的液态二氧化碳。
不同状态的二氧化碳对煤层气的驱替影响不同，因此研究不同状态二氧化碳的驱替特性非常重要，可为煤层气开采提供科学依据。
二、研究内容和目标本文将以煤层气中不同状态的二氧化碳为研究对象，对其驱替特性进行系统研究和分析。
主要研究内容包括：1.煤层气与气态二氧化碳混合驱替研究，主要分析压力、温度等驱替因素对驱替效果的影响；2.固态二氧化碳驱替研究，主要探究固态二氧化碳的吸附量以及其对煤层气产生的影响；3.液态二氧化碳驱替研究，主要研究液态二氧化碳的渗透性以及其对储层渗透特性的影响。
通过以上研究内容，本文旨在深入探究不同状态二氧化碳的驱替特性，为煤层气开采提供科学依据。
三、研究方法和技术路线本文将采用实验方法和模拟计算相结合的方式进行研究。
1.实验方法：通过使用自行设计的实验设备和方法，模拟出煤层气与不同状态二氧化碳混合的情况，采用不同的温度、压力等驱替因素，测量并分析不同状态二氧化碳对煤层气的影响。
2.模拟计算：基于模拟软件，建立煤层气及不同状态二氧化碳的三维数学模型，模拟不同状态二氧化碳驱替煤层气的过程，研究不同参数对驱替特性的影响。
四、研究进展和预期结果目前，本研究已完成实验室实验的准备和相应设备的搭建，开始进行混合气体的生成和驱替实验的开展。
同时，本文还将通过模拟计算相结合的方式，快速地得出二氧化碳的状态对煤层气驱替的影响规律。
二氧化碳驱煤层气煤-水-气体系作用过程模型实验技术
二氧化碳驱煤层气煤-水-气体系作用过程模型实验技术1. 引言1.1 概述煤层气作为一种重要的非常规天然气资源，在能源领域具有广阔的应用前景。
二氧化碳（CO2）驱替煤层气是一种有效的提高煤层气采收率及实现超临界CO2储存的技术途径。
本文旨在通过构建煤-水-气体系作用过程模型实验技术，深入研究二氧化碳驱煤层气的机理与效果，为优化煤层气开发利用提供科学依据和技术支撑。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，即引言、正文、实验结果与分析、论证与讨论、结论与展望。
引言部分介绍了文章的概述以及各部分内容安排，接下来将详细介绍二氧化碳驱煤层气的相关概念和技术，并提供实验设计与方法，进而展示实验结果并进行深入分析和讨论。
随后对所得结果进行验证并评估其可行性。
最后，我们将从模型有效性和应用前景、技术优势和局限性以及对工业生产的影响和推广建议等方面进行论证和讨论，最终总结主要结论并展望后续工作。
1.3 目的本文旨在研究二氧化碳驱煤层气的作用过程，并构建相应的模型实验技术。
通过深入剖析实验结果，验证模型的有效性，并对其应用前景进行评估，同时分析技术优势与局限性以及对工业生产的影响。
最终提出相关推广建议，为二氧化碳驱替煤层气技术在煤层气开发利用中的应用提供科学依据和参考。
2. 正文2.1 二氧化碳驱煤层气概述二氧化碳驱煤层气是一种采用二氧化碳作为驱动剂来提高煤层气采收率的技术方法。
该方法通过注入二氧化碳到地下煤层中，可实现原本不能被开采的低渗透、难采或封闭的煤储层中的煤层气产能释放，从而提高煤层气的产量。
这种方法具有环保、经济效益和资源利用方面的优势。
2.2 煤-水-气体系作用过程模型实验技术介绍煤-水-气体系作用过程模型实验技术是通过构建实验室规模的系统来模拟和分析地下矿产资源开发中涉及到的多相流、质传输和反应过程。
在该技术中，通过控制不同因素如温度、压力、流速等参数，以及特定设备和仪器进行数据采集与分析，可以对煤-水-气体系在不同工况下的反应情况进行准确可靠地模拟。
中国油气田注CO_2提高采收率实践
收稿日期：20120914；改回日期：20121128基金项目：国家科技重大专项“CO 2驱油与埋存关键技术”（2011ZX05016－006）作者简介：罗二辉（1985－），男，2008年毕业于中国石油大学（北京）石油工程专业，现为中国石油勘探开发研究院油气田开发专业在读博士研究生，主要从事CO 2驱油提高采收率与碳封存研究。
DOI ：10.3969/j.issn.1006－6535.2013.02.001中国油气田注CO 2提高采收率实践罗二辉1，胡永乐1，李保柱1，朱卫平2（1.中油勘探开发研究院，北京100083；2.中油吐哈油田分公司，新疆哈密839009）摘要：在调研大量相关文献的基础上，详细综述了中国油气田50多年的注CO 2提高采收率实践。
首先依据中国各大油区公开发表的文献实验数据，从室内机理实验统计CO 2驱油关键技术参数，对比分析原始地层压力与最小混相压力。
其次，根据不同储层类型，总结了国内在低渗透油藏、高含水油田、复杂断块、稠油油藏、碳酸盐岩油藏及煤层气等储集层开展的注CO 2矿场项目。
现场试验结果显示，提高采收率幅度为1.07% 6.00%，换油率为0.98 2.49t /t 。
最后结合矿场已有经验及存在问题，提出CO 2驱油技术攻关方向。
关键词：注CO 2；最小混相压力；混相驱；提高采收率；换油率中图分类号：TE357.7文献标识码：A文章编号：1006－6535（2013）02－0001－07引言美国注CO 2采油已有50多年的历史，最初只是为了提高原油采收率，近年来随着CO 2温室效应导致的气候变化，地质埋存被作为温室气体减排的一种有效手段受到环保人士和油气工作者的高度关注。
中国政府在2009年联合国气候大会上承诺，到2020年中国单位国内生产总值CO 2排放比2005年下降40% 45%，减排目标将作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划，保证承诺的执行受到法律和舆论的监督［1］。
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CO2驱提高煤层气开采效果注入参数的实验研究郭辉;李想;曾云;王有良;梅光远【摘要】There are the problems of low permeability, low saturation of gas and low reservoir pressure in the coal bed methane extraction of our country. Based on previous researches, we can know that CO2 has good replacement, displacement effect of coal bed gas, and can reduce carbon emission. However, there is no specific research on the optimization of injection parameters for CO2flooding. Through the orthogonal experiment method, the parameters of the recovery of CH4 including the time of gas injection, the gas injection method, the gas injection rate and the temperature pressure system, were designed. Indoor and long core displacement experiments showed that the best way of gas injection for CO2recovery was to inject CO2when depletion development recovery reached 20%, injection method was intermittent injection, injection slug size was 0.2 PV, injection rate was 0.2 mL/min. Under the condition of room temperature, pressure 9 MPa, after gas injection about 17 PV, gas injection effect of depletion development was the best. Gas injection time and injection gas injection rate had significant effect on CH4 recovery, gas injection rate had significant effect, and the influence of temperature and pressure system was relatively small.%我国煤层气面临低渗、含气饱和度低和储层压力低等问题，CO2具有较好的置换、驱替煤层气的效果，同时可以减少碳排放量，对CO2注入参数优化至今尚没有具体研究。
采用正交设计原理对影响CH4采收率的参数：注气时机、注气方式、注气速度和温压体系进行合理的水平设置和实验方案设计，通过室内长岩心驱替实验得到最佳的注气方式为衰竭式开采采收率为20%时转注CO2，注入方式采用间歇注入，段塞大小为0.2 PV，注入速度为0.2 mL/min，室温、压力9 MPa条件下，注气约17 PV后衰竭式开采效果最好。
注气时机和注气方式对CH4采收率有显著影响，注气速度影响比较显著，温压体系影响较小。
希望对我国煤层气开采提供一定的借鉴和参考。
【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2016(045)011【总页数】4页(P2585-2588)【关键词】煤层气;注入参数;正交试验;CO2驱;方案优化【作者】郭辉;李想;曾云;王有良;梅光远【作者单位】长江大学石油工程学院，湖北武汉 430100;中海石油有限公司深圳分公司，广东深圳 518000;荆州水务集团，湖北荆州 434000;长江大学石油工程学院，湖北武汉 430100;中国石油集团渤海钻探工程有限公司，天津 300200【正文语种】中文【中图分类】TE357我国的煤层气储量丰富，主要成分CH4在煤层中以吸附态、分离态和游离态存在，其中大部分以吸附态吸附在基质微孔隙表面[1]。
传统排水降压开采通过降低井底压力使煤层气从基质中解吸，进入裂缝等通道采出，开采效果差，并且大量煤层受到埋藏深和渗透性差等因素的影响，使得大量煤层气难以采出[2]。
针对这一问题，目前国内对向煤层气注入非烃类气体提高煤层气开发效果已有大量的室内及现场研究，并取得了较好的效果。
研究表明利用煤层对CO2比CH4有更好的吸附特性，通过向煤层中注CO2可以置换大量吸附于煤基质上的甲烷气体，强化煤层气的产出，延长煤层气井的生产期。
在取得较好的提高煤层气采收率的实际经济效益的同时，更能将引起温室效应的CO2气体封存于地下，达到节能减排的目的[3-5]。
而关于CO2注入时机、注入量、CO2注入速度和注入方式对煤层气增产效果的影响尚未有研究报告，本文对此进行了实验研究，以期对现场采用CO2驱提高煤层气藏开发效果提供参考。
我国煤层含气饱和度低、渗透率低和储层压力低，通过注入CO2可以保持煤层压力，延长煤层气开采期[6]。
从分子角度分析煤层孔隙裂缝内侧碳原子受力处于平衡状态，而表面的碳原子外侧不受力的作用具有较大的表面自由能，因而基质对裂缝孔隙中的气体分子具有吸附作用，不同分子吸引能力各不相同，注入CO2依靠其相比CH4有更好的吸附用，可以促进CH4解吸，从而驱替游离态的CH4尽快流入井底。
此外通过注CO2降低CH4的分压，可以促进CH4从煤基质内表面解吸。
游离在孔隙裂缝中的 CO2活塞式驱替煤层裂缝中的甲烷向井底流动，达到纯甲烷生产期长，驱替效率高的目标[7,8]。
2.1 实验仪器和样品准备为避免短岩心驱替过程中存在CO2和CH4竞争吸附、置换和驱替过程不充分及CO2突破快的问题，实验采用CO2气体多功能驱替物理模拟系统（如图1所示）。
该装置可以在体积应力105 MPa、温度100 ℃的范围内进行室内长岩心（30 cm）驱替实验。
采用长岩心驱替，CO2有足够时间和空间竞争吸附、置换驱替，能够更好的模拟煤层真实情况。
通过恒温箱对温度的控制及回压泵对出口压力控制模拟地层温压条件，采用高压泵对夹持器加围压模拟岩心处于地层静水压力条件，并通过计量系统对注入和产出CO2、瓦斯气体准确计量。
实验采用的岩样取自山西某煤层，岩心的基本数据如下表1所示，岩心排列顺序采用调和平均法，由于岩心数量有限且为了方便比较不同注入方式对瓦斯产量影响，每次实验结束后对岩心重新抽真空、饱和CH4，进行下一次实验。
实验采用工业用 CO2、CH4气体溶度都达到99.99%。
2.2 驱替实验流程建立①检查体系封闭性。
将岩心放入夹持器中，设定围压3 MPa，回压1 MPa，控制入口压力1 MPa注入CH4，待系统稳定后，以0.5 MPa的梯度交替增加围压、入口压力和回压，至围压22 MPa、入口压力20 MPa和回压20 MPa，检查整个过程是否有泄漏现象；②抽真空，饱和。
用真空泵抽取煤样中的杂质气体，设定围压为3 MPa、回压0 MPa和入口压力1 MPa，注入CH4，以0.5 MPa的梯度交替增加围压、入口压力和回压达到预定值，待系统稳定后，将回压提升至与入口压力相等，老化24 h使煤样充分吸附CH4，并记录CH4注入量V0；③将回压降低1 MPa，利用压差生产至注气阶段；④采用实验方案所设计的注入方式注入CO2，至产出气体中CO2含量达到 99%，停止实验，实验过程中记录每个时间段注入和产出 CH4、CO2体积；⑤重复②～④，完成剩余的实验方案。
2.3 实验方案设计我国煤层埋藏深浅不一，随着煤层深度的增加温压体系增大，当地层温度超过31.1 ℃，压力超过7.38 MPa时，处于超临界状态的CO2具有表面张力低、粘度低和扩散能力强的特点，实验研究不同温压体系，用来模拟不同深度煤层特征下CO2驱替效果。
单位时间流量影响CO2在裂缝孔隙中的分布和与CH4的竞争吸附，因此注入速度也是需要考虑的因素之一。
按注气方式可以分为连续注气可间歇注气，其中不同间歇周期对注气、置换有影响。
开发阶段中煤层CH4溶度不同也会对注入CO2后，两者间的竞争吸附产生影响。
对此将注入时机、注入速度、注入方式和温压体系甄选出来，作为影响 CH4采收率的因素[9]。
研究不同因数下CH4采收率，优选出最佳的注气方式。
对于多因素多水平实验，采用常规试验法，工作量大某些参数下的实验难以实现。
对此，采用正交试验法[10]，选取对CH4产量有较大影响的参数：温压体系、注入压力、注气方式和CH4含量选择有代表性的水平（因素水平取值见表2）进行合理的正交设计。
既能减少试验次数，又能达到较好的统计效果，找到最优CO2驱方案（实验方案见表3）。
2.4 实验结果分析对正交试验结果分析通常有两种，一种是极差分析法，通过对各因素不同水平引起采收率增加值变化的极差进行分析，确定最优的注入方案；另外一种是方差分析法，通过将因素水平变化与试验误差两者对采收率增加值的影响区分开，对影响采收率的各因素的重要程度进行定量估计。
两种方法在实际应用中各有特点，相互补充。
（1）比较同一因素不同水平的均值可以看出各水平的优劣，由于K21＞K11＞K31，所以衰竭式开采采收率达到20%左右时采用CO2驱效果最好，同样可得到其他因素的最优水平。
因此采收率增加最大的方案是：衰竭式开采采收率20时转注CO2，注入方式采用间歇注入，段塞大小为0.2 PV，注入速度为0.2 mL/min时效果最好，而地层温度压力大小对开采效果没有很大的影响，分析原因可能是因为实验采用的岩心不是取自不同深度对应温压体系下媒阶的岩样。
（2）通过分析各因素水平变化引起的极差大小对采收率的影响程度进行定性的分析，由于R1＞R3＞R2＞R4，所以各因素对采收率的影响大小分别为注入时机、注入方式、注气速度、温压体系。
（3）由因素-采收率关系图可以看出：选取高产期注入CO2效果较好，原因在于过早的注入造成储层压力过大，后续气体难以注入，造成CH4解吸不充分，并且存在部分CO2在煤层气未达到高产前突破进入生产井，进而导致CH4产量降低，而煤层气进入衰竭式开采期后大量孔隙裂缝通道含气量少，注入CO2沿着这些高渗通道流动，进入微孔缝中的CO2明显减少，相同的注入量置换出的CH4含量大大减少，这不利于注CO2提高煤层气产量。