煤层气的开发迫切需要一种集“增解、增扩、增透”为一体的增产技术,一改以往只关注压裂造缝增透的不足。纳米酶是一类有纳米材料特性,又具催化功能的模拟酶活性的物质,其因高效催化功能和稳定易于规模化生产的特点,受到各个领域的广泛关注,其中类过氧化物纳米酶应用领域最为广泛,如Fe₃O₄纳米酶与过硫酸铵结合将产生强氧化性自由基SO₄^-·,该自由基能否对煤储层改性,进而实现煤层气增产还未见报道。为此,本文采用Fe₃O₄纳米酶-过硫酸铵构成的压裂液对长焰煤氧化降解实验,首先对降解前后的煤进行红外光谱、XPS、拉曼光谱、¹³C-NMR和等温吸附测试,定性定量的揭示降解前后煤中官能团、分子量的变化以及对煤亲甲烷的影响,然后再对其进行压汞测试,探究降解前后煤孔隙层面的变化,最后对降解前后的煤进行渗透率测试,查明Fe₃O₄纳米酶-过硫酸铵压裂液体系对于煤储层渗透率的影响,结合以上实验阐明储层改性对煤层气产出的强化机制。结果表明煤经过Fe₃O₄纳米酶-过硫酸铵压裂液作用后,整体含氧官能团、甲基和其它饱和官能团的含量降低,由此降低了煤的亲甲烷的能力,实现增解增产;同时煤中的固态大分子部分被降解成液态小分子物质,基质孔隙度和总孔容上升、曲折度和突破压力降低,实现增扩增产;还有煤储层渗透率也由此得以提升,实现了增透增产。这一实验研究证实了这种压裂液除了具有常规压裂液的造缝功能外,还具有增解增扩增透功能,可强化煤层气“上游”的产出。既是纳米酶材料应用的拓展,又是一种具有多重增产功能的煤储层改造压裂液。