超临界CO2作用下无烟煤孔隙结构演化时间效应规律

摘要：

CO2 地质封存技术是实现减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,但煤层孔隙结构在CO2 注入后的变化具有时间效应,其演化规律将直接影响CO2 地质封存潜力.为了探索作用时间增加后煤层孔隙结构变化的真实情况,提高CO2 地质封存量计算精度,通过对重庆市南桐矿区无烟煤进行超临界CO2 吸附实验、低温氮气吸附实验、X射线衍射测试、核磁共振测试、扫描电镜测试等实验,研究了不同超临界CO2 作用时间对该区域内煤样孔隙结构的演化规律.研究结果表明:①超临界CO2 作用后煤样孔隙度的变化主要发生在 7 d内,处理 7 d后煤样孔隙度增加了 3.20%,7～14 d内煤样孔隙度仅增加了 0.05%;②随作用时间增加,煤样孔隙的比表面积增加但变化量逐渐减小,7 d内日均增长 19.74%～24.50%,7～14 d内日均增长 2.37%～4.60%,其变化规律近似呈对数函数关系;③超临界CO2 与煤产生的化学反应引起矿物质的溶解,增大了煤体的表面粗糙度,表征煤样粗糙度的分形维数随着作用时间的增加持续增大;④超临界CO2 作用后能有效改变煤样的孔隙度及表面形貌,为CO2 吸附提供了更多吸附点位,超临界CO2 对孔隙结构的改造效果在 7 d内比较明显.结论认为,超临界CO2 作用下无烟煤孔隙结构的变化随作用时间增加最终会趋于稳定,研究结果可为无烟煤储层CO2 地质封存潜力评价提供理论指导.

关键词：无烟煤、超临界CO2、孔隙结构、作用时间、CO2地质封存、核磁共振、分形维数

所属期刊栏目：44

分类号：TE357(油气田开发与开采)

资助基金：国家自然科学基金;重庆市杰出青年基金

在线出版日期：2024-08-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：97-108