酸化对煤微观结构及煤层气解吸—扩散的影响

摘要：

研究酸化前后煤岩物化结构、孔隙形貌及解吸—扩散等变化特征,对煤层气开发及提高采收率具有重要意义.为研究酸化对煤层孔隙结构和化学微结构影响规律,探究酸化对煤层气解吸—扩散的影响机理,以贵州地区无烟煤为研究对象开展了酸化实验、低温氮气吸附实验、傅里叶红外光谱实验及瓦斯放散初速度实验,剖析了酸化前后实验煤样的内部孔隙结构和化学微结构的演化规律;结合气体在多孔介质中的扩散原理,研究了酸化前后煤层气扩散模式和放散特性的变化规律,理论分析了酸化作用对煤的孔隙结构、化学微结构对煤层气解吸—扩散的影响机制.研究结果表明:①酸化改性能有效溶蚀煤中高岭石等矿物、改造微孔,增加了过渡孔及中孔比例,达到疏孔和扩孔效果;②酸化后煤中含氧官能团含量与酸化前相比增加了 33.08％,-CH3、-CH2等烷基侧链含量及芳香缩合度均降低,使煤的亲甲烷能力降低,促进煤中煤层气的解吸;③酸化后Kn增加介于2.9～3.5倍,使煤中煤层气的扩散模式由Knudsen扩散转变为过渡型扩散,减小煤层气扩散阻力,有利于煤中煤层气的扩散,促进煤层气的解吸.结论认为,①酸化可以影响煤表面官能团及化学结构参数,促进煤层气的解吸;②酸化可以有效溶蚀煤中矿物质,达到疏孔、扩孔效果,有利于煤层气扩散,提高煤层气井产气速率,该研究成果可为优化贵州地区煤层气开采技术及瓦斯灾害防治技术提供理论参考.

关键词：酸化、吸附解吸、孔隙结构、官能团、化学结构、煤层气扩散模式

所属期刊栏目：42

分类号：TD75+2.2;P618;TE312

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2022-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：163-172