CO2相变致裂煤的纳米孔隙尺度改造效应

编号：CYYJ03322

篇名：CO2相变致裂煤的纳米孔隙尺度改造效应

作者：张震 刘高峰 李宝林 刘欢 司念 关文博

关键词： 矿井瓦斯 CO2相变致裂 孔隙结构 致裂压力 尺度效应

机构： 河南理工大学资源环境学院 河南理工大学中原经济区煤层气（页岩）气河南省协同创新中心 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

摘要： 为探讨不同CO2相变致裂压力对纳米孔隙的尺度改造效应及其对瓦斯(煤层气)运移的影响,开展120,150,185 MPa作用下的CO2相变致裂煤体实验,综合采用高压压汞、低温液氮吸附、低温CO2吸附孔隙结构参数测试方法,分析CO2相变致裂后煤的大孔(>50 nm)-介孔(2~50 nm)-微孔(<2 nm)结构演化特征。结果表明:CO2相变致裂对大孔和介孔具有扩孔效应;致裂后,大孔平均孔径与孔容大幅度增大,孔表面积降低;介孔平均孔径增大,孔表面积明显降低;孔隙连通性明显增强。CO2相变致裂过程时间极短,高压气体优先选择裂隙和大尺度孔隙进行扩展,延伸至微孔时,衰减的压力不足以改造具有化学性质的微孔。CO2相变致裂在大孔-介孔尺度的扩孔效应,随致裂压力的增大而增强;不同变质、变形程度煤的大孔-介孔-微孔发育存在差异;因此,研发“高致裂压力-长作用时效-大能量”的CO2相变致裂器,有助于进一步增强CO2相变致裂的扩孔效应、改善纳米尺度瓦斯运移通道、提高瓦斯抽采效率。研究成果为CO2相变致裂技术优化和改进提供了科学依据。