我国页岩气探明地质储量高达5441.29亿立方米，按可采储量计算目前可达世界第一。注气驱替煤层/页岩/致密气技术是提高三气采收率 、井下瓦斯强化抽采消突等方面的重要措施之一 。它在创造经济价值、保证矿山安全的同时还能封存 CO 2等温室气体 ，具有巨大的应用 价值。而核磁共振是一种非侵入性、在线的技术手段，从微细观尺度精确定量化研究煤系页岩瓦斯吸附解吸特性。

低场核磁法研究甲烷与二氧化碳 氮气竞争吸附基本原理：

利用NMR技术探测样品中CH4中H元素的含量和分布而CO2和N2分子中没有H不产生NMR信号，当煤中吸附气体含量和状态发生改变时，可以通过T2谱中CH4的 NMR信号来判断，进而分析各种气体间的竞争吸附关系和演化规律。

低场核磁法研究甲烷与二氧化碳 氮气竞争吸附装置图：

低场核磁法研究甲烷与二氧化碳 氮气竞争吸附结论：

(l)NMR技术可探测煤样中CH4中1H元素的含量和分布,CO2中没有氢核,CO2气体对煤的竞争吸附过程能够较好通过NMR信号表征。

(2)从低场核磁T2谱面积和注气压力变化值均表明,随着吸附时间和注入压力的增加,煤对气体的吸附速率逐渐降低;当有多种气体注入时,气体的吸附性越强,煤对其吸附速率较大。

(3)煤对各气体间的竞争吸附关系可由气体置换实验体现,强吸附性气体先从大孔隙逐渐到小孔隙置换已吸附的弱吸附性气体;反之,弱吸附性气体对煤中已吸附的强吸附性气体的置换效果不明显。

(4)向已吸附强吸附性气体的煤中注入弱吸附性气体,弱吸附性气体也能少量被吸附,气压越大,吸附量越大。

参考资料：[1]罗明坤,李胜,荣海,等.CH4与N2,CO2间竞争吸附关系的核磁共振实验研究[J].煤炭学报,2018,43(2):8.