深部煤层封存CO2过程中，CO2常处于超临界状态(ScCO2)，与水、煤存在复杂的物理化学反应，促使煤的化学组成和结构发生变化，进而影响CO2地质封存的效果。为研究不同含水条件下ScCO2对煤化学组成和结构的影响，以焦煤为研究对象，开展了不同含水率下ScCO2-煤反应实验，对比反应前后煤的化学组成和结构的差异，探讨含水性对ScCO2-煤反应的影响机制。结果表明：（1）ScCO2对煤中碳酸盐矿物溶解性较强，其次是粘土矿物，随含水率增加，反应残余煤中碳酸盐矿物的质量分数先增后减。较高含水率时，ScCO2与煤中碳酸盐矿物的反应强于粘土矿物，故碳酸盐矿物减少更为显著。（2）ScCO2与H2O对煤化学结构中含氧官能团的影响较大，而对芳香烃、脂肪烃的影响较小。ScCO2导致煤中含氧官能团含量降低，随水分的增加，富氧指数(I2)显著增大，而富氢指数(I1)、芳香度(I3)和缩聚度(I4)变化较小。（3）ScCO2的溶胀作用，使芳香层间距(d002)增大，同时延展度(La)、芳香层数(Nc)、芳碳率(fa')和脂碳率(fal)均减小。随水分的增加，d002、La和fa'先增后减，Lc、Nc和fal的变化趋势则相反。水分在一定程度上可增大ScCO2对煤低分子化合物的萃取效果，促进煤芳香结构无序化，但随水分含量的进一步增加，将会阻止CO2进入煤体，煤中碳酸盐矿物先一步与ScCO2反应，进而弱化ScCO2对煤有机质的萃取效应，表现为空气干燥基态时ScCO2对煤有机质的溶出量和化学结构破坏的影响更明显，饱水态时矿物质的溶蚀更显著。

1 样品与实验
1.1煤样制备
1.2 实验方法
2 实验结果与分析
2.1 矿物组分变化规律
2.2 FTIR测试结果分析
2.2.1 FTIR图谱分析
2.2.2 FTIR结构参数特征
2.3 XRD测试结果分析
13C-NMR测试结果分析'>2.4 13C-NMR测试结果分析
2流体对不同含水率煤化学组成和结构的影响机理'>3 ScCO2流体对不同含水率煤化学组成和结构的影响机理
2-H2O对煤中矿物组分的影响'>3.1 ScCO2-H2O对煤中矿物组分的影响
2萃取后煤中化学组成和结构的变化机制'>3.2 ScCO2萃取后煤中化学组成和结构的变化机制
4. 结论

张小东,孙泽源,张瑜,等.ScCO2作用下含水性对煤化学组成和结构的影响[J/OL].煤炭学报,1-13[2025-03-15].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.1350.