典型软硬煤全孔径孔隙结构差异性研究

刘彦伟，张 帅，左伟芹，韩红凯，徐 鹏

(1.河南理工大学 安全科学与工程学院，河南 焦作 454000；2.中国计量大学 理学院，浙江 杭州 310018)

0 引 言

软硬煤孔隙结构差异是研究软硬煤吸附、解吸、渗流差异性产生机理和理论模型的关键物性特征。煤中气体主要以吸附状态储存在煤的孔隙中，研究煤的孔隙特征一直以来都作为一项重要的基础研究工作，为煤层气资源评价及开发提供技术支撑。但是煤储层具有复杂的孔裂隙系统和很强的非均质性，同时煤是一种复杂多孔介质，它的孔隙跨越的空间尺度大，影响着煤中气体的吸附和运移。因此研究不同煤体结构的孔隙特征，有助于了解因煤体结构不同引起的煤储层差异，为不同煤体结构发育地区的煤矿瓦斯灾害防治、煤层气资源评价与开发提供有价值的基础数据和技术依据。

目前，煤的孔隙结构测试方法中常用物理法包括气体吸附法、压汞法(MIP)、扫描电镜法(SEM)、小角度X射线散射法(SAXS)、显微CT法、核磁共振法(NMR)等，其中液氮吸附法和压汞法的原理相对简单，受周围环境因素影响较小，可对孔隙内部特征进行表征，得到了广泛使用。文献[1-3]采用显微镜法测试了构造煤纳米级孔隙随煤阶的变化规律，结果表明变质程度越高的煤样，微孔孔容所占比例越高。文献[4-7]通过压汞和低温液氮吸附试验分析了不同煤体构造煤的孔隙结构特征，结果表明构造煤中孔隙类型主要以圆筒形、墨水瓶形和狭缝平板形为主。文献[8-11]基于低场核磁共振试验和低温液氮吸附试验研究了不同煤阶的孔隙分布特征，结果表明煤阶越高，微孔越发育，且甲烷在较小孔隙内的弛豫更快。……