基于多尺度孔隙结构表征的液氮冷浸煤层渗透性增强机制研究(英文)

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单位School of Energy and Mining Engineering, Shandong University of Science and Technology;Henan Provincial Key Laboratory of Gas Geology and Gas Control-State Key Laboratory Cultivation Base, Henan Polytechnic University;State Key Laboratory of the Gas Disaster Detecting, Preventing and Emergency Controlling China Coal Technology and Engineering Group Chongqing Research Institute;Engineering Research Institute China Construction Eighth Engineering Division Corp., Ltd.;
来源Journal of Central South University
出版年2025
期号07
摘要
中国煤层地质构造多样复杂,煤层气储层具有显著非均质性和低渗透特性,为高效开采带来重大技术难题。本研究采用核磁共振定量分析、氮气吸附实验与分形维数计算方法,深入解析了液氮冷浸技术对煤体孔隙结构的改造机理及其渗透性提升机制。实验发现,液氮冷浸通过热应力效应与水分相变作用可有效破坏孔隙结构并促进裂隙发育。经液氮处理的煤样核磁共振T2谱峰面积呈现显著增加趋势,BET比表面积降至6.02 m2/g,BJH总孔容增至14.99 mm3/g。分形维数演变(D由2.804升至2.837,D2由2.757降为2.594)揭示了孔隙系统复杂性的显著提升。随着处理次数增加,煤样吸附能力持续降低,微孔结构重组特征明显,孔隙网络连通性显著增强。研究表明,液氮冷浸技术通过重构微孔体系与强化孔隙连通,可有效提升煤层渗透率和煤层气采收效率,为低渗煤层气储层改造提供了潜在技术路径。

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