基于压汞-液氮吸附-核磁共振法的中低阶煤孔裂隙联合表征

• Published in: 河南理工大学学报（自然科学版） Vol. 44; no. 2; pp. 19 - 31
• Main Authors: 刘佳佳, 张云龙, 杨迪, 高志扬, 王丹
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 河南理工大学 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454000%河南理工大学 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454000 01.03.2025; 河南理工大学 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454000; 安徽理工大学 深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室,安徽 淮南 232001; 河南理工大学 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南 焦作 454000; 河南理工大学 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454000%河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454000%河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454000; 河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454000
• Subjects: pore size distribution; medium and low rank coal; 分形维数; compre-hensive representation; fractal dimension; 孔径分布; 中低阶煤; 孔隙特征; pore morphology; 联合表征
• ISSN: 1673-9787
• DOI: 10.16186/j.cnki.1673-9787.2024010059

X936; 目的 为深入研究中低阶煤中孔裂隙结构和孔径分布形态,方法 利用压汞、低温液氮吸附和低场核磁共振试验,结合分形维数分别对新疆艾维尔沟1890煤矿低阶煤(XJ)和鹤壁八矿中阶煤(HB)的孔隙结构和孔径分布进行联合表征,并提出一种基于优势区间的全孔径分形维数表征方法,即孔径r<140 nm时,使用低温液氮吸附法的FHH模型表征;140≤r<1 000 nm时,使用核磁共振模型表征;r≥1 000 nm时,使用压汞法的Menger海绵模型表征.结果 结果表明:XJ的中/大孔主要由开放孔构成,微/小孔主要由封闭孔和半封闭孔构成,其中,大孔对孔容的贡献率最高,达到94%以上,中孔是孔比表面积的主要贡献者,贡献率为40.58%,微/小孔和中孔较发育,大孔几乎不发育,微/小孔的孔隙连通性较差,中大孔隙的连通性较好;HB孔隙主要由半封闭孔构成,其中孔容中大孔占比最高,占比达97%以上,孔比表面积主要由小孔贡献,贡献率为58.33%,以微/小孔发育为主,中孔、大孔和裂隙相对不发育,孔隙连通性较差;低温液氮吸附法的DFT模型可以得到XJ最发育的孔径为 10～12 nm,HB最发育的孔径为 1～4 nm;r<140 nm时,HB的内分形维数明显大于XJ的,此孔径范围内HB的非均质性比XJ的更强,孔隙结构更复杂;r>140 nm时HB的分形维数小于XJ的,此孔径范围内XJ的孔隙结构比HB的更复杂.结论 研究结果揭示了中低阶煤储层孔隙分布规律,为中低阶煤层的裂隙扩展和瓦斯运移提供理论指导.