中高煤级煤孔隙结构特征及其主控因素

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作者袁镭
来源河南理工大学
出版年2014
摘要
中国有比较丰富的煤层气资源,但是,相比较美国、澳大利亚及加拿大等国来说,我国的煤层气产量还很低,国外的煤层气开发在低-中煤级煤中取得突破性进展,而我国则是高煤级煤,因此本文所研究中高煤级煤的孔隙结构特征对我国煤层气的开发与利用有着非常重要的意义。(1)论文研究所用煤样采自平煤集团十三矿,该矿部分区域受到岩浆侵入作用,本次研究煤样就取自岩浆侵入体附近,通过控制采样点与侵入部位的距离从而控制煤样的变质程度,使得煤样的变质程度连续变化。(2)对煤样做工业分析及光学显微镜实验,得出煤样水分、灰分和挥发分;通过光学显微镜观察煤样的显微形态,并测定煤岩显微组分含量和最大镜质体反射率。(3)对煤样做压汞试验和低温液氮吸附试验,通过压汞实验结果分析出孔隙率越大总侵入体积也越大,总孔隙面积也越大,再计算出各个孔径段孔隙体积及面积所占比例,得出煤样的孔隙分布呈现出双峰形态,微小孔是煤样表面积的主要贡献者,然后我们把煤样分为三类,分别分析它们各自的特点;通过低温液氮吸附实验分析出不同孔径段孔隙的形态,并且测得煤样孔隙存在“墨水瓶”状孔;然后,对煤样孔隙作分形分析,得出煤样孔隙的分形维数。(4)结合实验结果分析影响中、高煤级煤孔隙分布特征的因素,其中,煤样的挥发分及镜质体反射率是主要影响因素,其他一些数据也会在一定程度上影响孔隙分布,但不是主控因素;煤样挥发分含量与孔隙总孔容及比表面积存在负相关性;煤样孔隙表面分形维数随着反射率的增大而减小,也即说明,随着煤样镜质体反射率的不断增大煤岩孔隙表面的复杂程度在逐渐的降低;煤样孔隙体积在反射率为1.6%左右时,达到极小值;反射率大于6%的煤样,总孔隙体积随着反射率的增大先减小后增大,而总孔隙表面积呈不断增大的趋势。

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