基于压汞、低温N2吸附和CO2吸附的构造煤孔隙结构表征
李阳1
张玉贵2
张浪3
侯金玲3
1.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作454000;煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院),北京1000132.河南理工大学安全科学与工程学院,河南焦作,4540003.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院,北京100013;煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室(煤炭科学研究总院),北京100013
摘要：我国煤层受多期次构造运动影响构造煤普遍发育,构造煤孔隙大小分布尺度较广(毫米～纳米级),孔隙结构较为复杂.不同尺度的孔隙结构控制着煤层气的吸附-解吸(孔隙表面)、扩散(纳米级孔隙)与渗流(微米～毫米级孔隙)等过程,是影响煤层气储存与运移的重要因素.为研究构造煤不同尺度孔隙结构的分布特征与演化规律,在潞安矿区采集4种破坏类型煤样,利用压汞法、低温N2吸附法及CO2吸附法分别测试了煤样的孔隙分布特征,对比分析了各测试方法的优势孔径段,提出利用CO2吸附法表征构造煤微孔(＜2 nm)、低温N2吸附法表征介孔(2～50 nm)、压汞法表征大孔结构(＞50 nm)的孔隙结构多尺度联合表征方法.实验结果表明所采煤样的孔容和孔比表面积均主要分布在微孔阶段,在0.6 nm左右时的孔隙孔容量和孔比表面积达到最大,其中微孔容占总孔容的70％以上,微孔孔比表面积占总孔比表面积的99％以上,煤中孔容和孔比表面积分布存在微孔＞大孔＞介孔的规律.分析构造煤孔隙特征与煤体破坏类型的关系,随煤破坏程度增加,孔容和孔比表面积逐渐增高,大孔孔容比及介孔孔容比逐渐增大,微孔孔容比逐渐减小;孔容增幅主要体现在大孔阶段,比表面积增幅则主要体现在微孔阶段.其中大孔演化主要受控于角砾孔、碎粒孔及摩擦孔等外生孔,介孔演化受控于煤的大分子堆叠结构及分子间距,微孔演化主要受控于煤中芳香层片大小及排列方式.
关键词：构造煤孔隙结构优势孔径CO2吸附法低温N2吸附法压汞法
分类号：TQ531(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：国家科技重大专项(2016ZX05045-007-007)国家自然科学基金(51704164)河南省高等学校科技创新团队支持计划(14IRSTHN002)
论文发表日期：2019-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 1188-1196 )
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