超临界CO2脉动作用对低阶煤微观-宏观结构损伤演化特征研究

煤炭科学技术
网络首发时间：2024-07-26 11:14:13

作者

刘佳佳李元隆高建良王丹
单位

河南理工大学安全科学与工程学院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
摘要

为了明晰超临界CO2脉动作用对低阶煤的作用效果及机理，采集新疆艾维尔沟矿深部低阶煤作为实验对象，通过自主搭建的超临界CO2脉动致裂实验系统开展实验研究，对脉动作用前后的煤样分别进行XRD、FTIR、低温液氮吸附实验、低场核磁共振及单轴压缩实验测定，量化分析超临界CO2脉动作用前后煤体的微观结构、孔隙结构及力学特性变化。结果表明：超临界CO2脉动作用后，煤中方解石和黏土矿物的质量分数增加，黏土矿物质量分数的变化主要受氨伊利石增加的影响，煤中各有机官能团峰值均呈现不同程度的降低，超临界CO2对有机物的萃取作用效果明显，脉动作用后煤体的微晶结构受到损伤，晶体层片间距增加了0.0029nm，煤体结构趋于松散；对比超临界CO2脉动作用前，作用后煤样XJ-A、XJ-B有效孔隙度分别提高了66.7%、128.6%，煤体内部孔隙连通性增强，脉动作用对微小孔及中孔的改造作用更明显；超临界CO2脉动作用后煤的力学特性显著劣化，单轴抗压强度和弹性模量分别降低54.73%和59.82%，声发射振铃计数和累积能量均大幅降低，振铃计数峰值降至作用前51%，煤样内部颗粒粘结力降低，累积能量降低了62%，上述变化使煤体在面对相同应力时更容易受到破坏。研究成果为超临界CO2脉动致裂技术的应用提供了理论基础，对深部低阶煤储层致裂增透、煤层气抽采及CO2地质封存具有一定指导意义。
关键词

超临界CO2脉动致裂微观结构孔隙力学特性
文章目录

0 引言
1 实验部分
1.1 煤样制备
1.2 实验仪器
1.3 实验步骤
2 实验结果分析
2.1 煤的矿物组分变化
2.2 煤的微晶结构分析
2.3 煤的有机官能团变化
2.4 煤体孔隙结构变化特征
2.4.1 基于低温液氮吸附法的煤体孔隙变化表征
2.4.2 基于低场核磁共振法的煤体孔隙变化表征
2.5 煤体力学特性变化特征
2.6 煤体声发射特征
3 结论
引用格式

刘佳佳,李元隆,高建良,等.超临界CO_(2)脉动作用对低阶煤微观-宏观结构损伤演化特征研究[J/OL].煤炭科学技术,1-10[2024-07-26].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20240726.0841.001.html.
相关文章

[1]岩石水力压裂力学特性劣化实验研究
[2]基于排采动态过程的煤岩渗透率有效应力敏感性实验研究
[3]不同煤级煤孔隙结构的非均质性及其影响因素
[4]沁水盆地东北部上古生界深部煤系致密砂岩孔隙结构特征及其储层地质意义
[5]动载下含内部裂隙类岩体力学响应与能量耗散规律