典型軟硬煤全孔徑孔隙結構差異性研究

劉彥偉，張 帥，左偉芹，韓紅凱，徐 鵬

(1.河南理工大學 安全科學與工程學院，河南 焦作 454000；2.中國計量大學 理學院，浙江 杭州 310018)

0 引 言

軟硬煤孔隙結構差異是研究軟硬煤吸附、解吸、滲流差異性產生機理和理論模型的關鍵物性特征。煤中氣體主要以吸附狀態儲存在煤的孔隙中，研究煤的孔隙特征一直以來都作為一項重要的基礎研究工作，為煤層氣資源評價及開發提供技術支撐。但是煤儲層具有復雜的孔裂隙系統和很強的非均質性，同時煤是一種復雜多孔介質，它的孔隙跨越的空間尺度大，影響著煤中氣體的吸附和運移。因此研究不同煤體結構的孔隙特征，有助于了解因煤體結構不同引起的煤儲層差異，為不同煤體結構發育地區的煤礦瓦斯災害防治、煤層氣資源評價與開發提供有價值的基礎數據和技術依據。

目前，煤的孔隙結構測試方法中常用物理法包括氣體吸附法、壓汞法(MIP)、掃描電鏡法(SEM)、小角度X射線散射法(SAXS)、顯微CT法、核磁共振法(NMR)等，其中液氮吸附法和壓汞法的原理相對簡單，受周圍環境因素影響較小，可對孔隙內部特征進行表征，得到了廣泛使用。文獻[1-3]采用顯微鏡法測試了構造煤納米級孔隙隨煤階的變化規律，結果表明變質程度越高的煤樣，微孔孔容所占比例越高。文獻[4-7]通過壓汞和低溫液氮吸附試驗分析了不同煤體構造煤的孔隙結構特征，結果表明構造煤中孔隙類型主要以圓筒形、墨水瓶形和狹縫平板形為主。文獻[8-11]基于低場核磁共振試驗和低溫液氮吸附試驗研究了不同煤階的孔隙分布特征，結果表明煤階越高，微孔越發育，且甲烷在較小孔隙內的弛豫更快。……