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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
液氮循环处理对不同含水率煤样渗流特性的影响
  • 作者

    张磊 田苗苗 薛俊华 李明雪 张村 卢硕

  • 单位

    中国矿业大学矿业工程学院中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室西安科技大学安全科学与工程学院中国矿业大学材料与物理学院中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院中国矿业大学(北京)共伴生能源精准开采北京市重点实验室

  • 摘要

    我国煤炭储层渗透率普遍较低,需要煤层增透技术强化煤层气开采。液氮致裂煤体技术因其环保、增透效果强等优点成为近年来煤层增透技术研究的热点。水-冰相变冻胀作用是液氮致裂含水煤体的主要作用机理。故利用真空饱水容器制备含水率分别为0%,2%,4%及6%的4组煤样,分别对煤样进行液氮循环冻融处理,直至煤体整体发生破碎或完成5次循环冻融处理。期间使用摄像机定点拍摄,观察煤样各循环处理表面宏观裂隙的演化;使用受载煤体注气驱替瓦斯测试试验系统进行氮气渗流试验得出不同压力点下煤样渗透率的变化规律;并使用渗透率增长幅度及渗透率平均增长幅度表征煤体渗透率增长水平。试验结果表明:① 相同致裂次数下,煤样含水率越高表面裂隙发育越明显。② 液氮致裂能提高煤体渗透率水平,且与含水率成正比。围压一定时,渗透率平均增长幅度随含水率呈指数上升。③ 增加循环次数也会提高煤样渗透率。随着液氮循环次数的增加,煤样的渗透率整体呈上升趋势,渗透率增长幅度与含水率成正比。除含水率2%煤样第3次液氮处理后的渗透率大幅度增加外,煤样的渗透率增长幅度近似以倍数增加,单次致裂平均渗透增长率略有减小。④ 在液氮致裂煤层过程中,综合考虑提高煤层含水率与适当增加液氮循环致裂次数才能取得良好的增透效果。

  • 关键词

    含水率液氮致裂宏观裂隙渗透特性循环次数

  • 基金项目(Foundation)
    国家自然科学基金资助项目(51704274,51974239);中国科协“青年人才托举工程”资助项目(2017QNRC001)
  • 引用格式
    张磊,田苗苗,薛俊华,等.液氮循环处理对不同含水率煤样渗流特性的影响[J].煤炭学报,2021,46(S1):291-301.
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