二氧化碳的深部煤层储藏技术(CO₂-ECBM)不仅可以减少二氧化碳的大气排放量,缓解温室效应,同时能够提高煤层气的采收率。将核磁共振技术引入CO₂-ECBM过程模拟研究,完成了CO₂-ECBM过程模拟的实时成像和煤样孔隙结构的无损测量,主要结论如下:(1)不同煤级煤样的横向弛豫谱形态不同,彬长长焰煤为连续的双峰,煤样中微小孔、过渡孔、中孔同时发育,连通性较好。大屯气煤和淮北肥煤为不连续双峰,主要发育微小孔和中大孔,孔隙间连通性差。阳泉贫煤和寺河无烟煤为不连续三峰,寺河煤样主要发育过渡孔同时发育少量微小孔和大孔裂隙,阳泉煤样主要发育微小孔,同时发育少量中孔以及大孔裂隙,两个煤样的孔隙连通性均较差。(2)运用峰点法测试煤样核磁孔隙度较面积法更为准确,饱水时间对煤样核磁孔隙度的测试有较大影响,在饱水压力20MPa条件下,煤样中的过渡孔、中大孔以及裂隙在24h内就能基本完成饱水,而微小孔要完全达到饱水状态至少要72h。(3)ScCO₂-煤岩-H₂O反应使煤样孔隙度增大,连通性变好,且对微小孔和过渡孔的改造效果更为明显,对中大孔及裂隙的改造作用相对较弱。ScCO₂-煤岩-H₂O作用有利于二氧化碳的储存和煤层气的产出,同时应当避免将矿物含量过高的煤层作为储存煤层,以免发生地层塌陷。(4)煤样中孔隙发育不均匀,甲烷在煤中的储存和分布也不均匀,煤样中微小孔是甲烷赋存的主要场所。一般情况下,二氧化碳能够有效驱替煤样中的甲烷气体,增加驱替压差能够提高驱替速率和驱替效果。(5)气体在煤样中的运移存在优势路径,超临界状态下的二氧化碳拥有同水一样的液态流体性质,在驱替甲烷过程中,倾向于从煤样中裂缝等优势路径流出,导致驱替没有效果。(6)二氧化碳驱替甲烷过程中,一方面,煤样进气端二氧化碳压力更大,浓度更高,能够形成更高的压力梯度和浓度梯度,有利于二氧化碳进入煤样孔隙置换出其中的甲烷,另一方面,靠近进气端的甲烷气体被置换出来以后将向出气端运移,导致煤样靠近出气端部分的甲烷驱替过程出现滞后现象,以上导致驱替效果进气端好于出气端。(7)中等煤级煤样(气煤、肥煤等)以及孔隙发育以微小孔或过渡孔为主的高煤级煤样在饱和水情况下均不能用傅立叶变换法完成核磁成像,部分以过渡孔为主的高煤级煤样能够通过投影重建法进行成像。孔隙度太大的型煤煤样(孔隙度大于25%)在饱和甲烷情况下也不能完成成像。能够成像的煤样多为低煤级原煤(长焰煤、褐煤)以及孔隙度适中的型煤。