沁水盆地东南部煤储层孔隙结构及其吸附性能研究

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煤岩煤质制约着煤孔隙特征以及吸附能力，从而在一定程度上影响煤层气的富集。通过对沁水盆地东南部典型矿区高煤级煤样的宏观煤样观察、显微组分及镜质组反射率测定、扫描电子显微镜观察、低温氮吸附和等温吸附实验等，结合前人的研究，讨论了沁水盆地东南部煤储层孔隙结构以及吸附性能，并探讨了煤岩煤质对煤孔隙特征及吸附能力的影响，研究结果表明：
　　（1）研究区煤层以光亮煤、半亮煤为主，暗煤为辅。各工业分析指标中，灰分含量介于8.4％-13.49%之间，平均值为10.41%，属于低灰分区，水分含量适中（1.86%），挥发分产率低（8.66%），镜质组含量很高（93.85%），Ro介于2.44%-3.07%之间，平均值为2.67%，具有较高的变质程度。
　　（2）研究区煤孔隙较为发育，以微孔及过渡孔为主。孔容分布较广，从0.00052 cm3/g到0.0095cm3/g，平均值为0.0028 cm3/g。比表面积分布介于0.22 m2/g-16.95 m2/g之间，平均值为3.42 m2/g。孔体积与比表面积呈正相关性，并对比表面积起控制作用。研究区煤岩样品具有明显的孔隙分形特征，综合分形维数 D值分布在2.47-2.97之间，平均值为2.72。煤中微孔体积以及孔比表面积均随着煤级的升高呈现出先减小后增大的变化规律，分形维数与镜质组反射率呈正相关性。煤样工业指标与煤岩显微组分并不是影响煤孔隙特征的决定性因素。
　　（3）本区煤样的吸附能力较强，兰氏体积介于28.17cm3/g-36.5 cm3/g,平均值为33.6 cm3/g，兰氏压力介于2.01MPa-3.12 MPa，平均值为2.66 MPa。研究区煤样的吸附能力随着煤镜质组反射率的升高而增大，随着煤中水分、灰分含量的升高而减小。煤岩显微组分方面，煤样的吸附能力随着镜质组含量的升高而增大。综合分形维数与兰氏体积及兰氏压力均成正相关性，综合分形维数不仅反映了煤层气的富集状况，也反映了煤层中甲烷解吸的难易程度。因此，综合分形维数可以反映高阶煤的煤层气开发状况，即高阶煤中煤的综合分形维数越高，越有利于煤层气开发。
　　（4）研究区煤样煤岩指标高并且热演化程度高，是典型的无烟煤，对煤层气藏的形成十分有利。较为发育的孔隙系统以及大量的微孔、过渡孔的存在有利于煤层气的吸附。本区煤样的吸附能力较强，为煤层气的开发奠定了较好的煤层气富集基础。较大的兰氏压力为煤储层中甲烷的解吸提供了较佳条件。

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作者
刘建国;
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作者单位

河南理工大学;

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授予单位河南理工大学;
学科地质资源与地质工程
授予学位硕士
导师姓名王保玉,高迪;
年度 2016
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类煤;
关键词
沁水盆地; 煤储层; 煤岩煤质; 孔隙结构; 吸附性能;

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