溶剂改造后构造煤的甲烷扩散响应特征及机理分析

发布时间：2020-06-28 15:21

【摘要】：煤是一种以有机质为主并含有部分无机矿物质、具有复杂孔隙的多孔固体。因煤中孔隙孔径变化范围很大,决定了其内部气体扩散行为的复杂性。因此,立足于煤的物质组成和孔隙结构的复杂性,探求溶剂作用后物质组成、孔隙性变化对煤的扩散性的影响规律及其机理。论文以霍尔辛赫矿区3号煤层不同煤体结构煤为研究对象,采用四氢呋喃(THF)、二硫化碳(CS_2)等有机溶剂,盐酸(HCl)、二氧化氯(ClO_2)等无机溶剂对煤样进行改造,萃取/溶出煤中的部分无机物或有机小分子,改善煤的孔隙性,借助于现代测试手段,对比分析溶剂作用前后构造煤的孔隙结构、亲水性和扩散特性的变化规律,以揭示溶剂作用对甲烷扩散特性的影响机理。研究表明:(1)随着煤体的破坏程度增加,萃取/溶出率有增大的趋势。(2)与原煤相比,有机溶剂萃取后的煤样比表面积有增大的趋势,而碎粒煤和糜棱煤经无机溶剂(HCl和ClO_2)作用后比表面积减小。针对不同孔径段孔隙,与原煤相比,不同溶剂作用后过渡孔的比表面积基本无变化,微孔和中孔的比表面积变化有较大差异。(3)对于原煤而言,随着煤体的破坏程度增加,孔隙体积分形维数(D_A)呈现增大的趋势,而孔隙表面分形维数(D_B)变化不明显。有机溶剂作用后,D_A随着煤体的破坏程度的增加有增大的趋势,但D_B的变化趋势不明显;无机溶剂萃取后,随着煤体的破坏程度增加,D_A呈减小趋势,D_B有增大的趋势。当煤体结构相同,有机溶剂处理后D_A整体呈减小的趋势,无机溶剂处理后,碎裂煤和糜棱煤的D_A显著减小;不同溶剂处理后D_B无明显变化趋势。(4)溶剂作用前后,甲烷扩散系数和扩散量随着煤体的破坏程度增加而增大,当煤体结构相同,不同溶剂萃取/溶出前后甲烷扩散量和扩散系数的大小关系为:CS_2原煤THFClO_2HCl。(5)溶剂改造后煤的甲烷扩散性主要受孔隙结构和润湿性影响。基于溶剂作用前后煤的孔隙结构、扩散性能、润湿性的变化规律,深入分析煤中可溶组分对其孔隙结构、润湿性的作用机理,进而揭示可溶组分对甲烷在煤中扩散的影响机理。研究成果可丰富和完善煤层气储层改造理论,制定有针对性的煤层气抽采方案具有理论意义。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD712
【图文】：

技术路线图

霍尔辛赫矿区构造纲要图

【参考文献】

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2 孟召平;刘珊珊;王保玉;田永东;武杰;;不同煤体结构煤的吸附性能及其孔隙结构特征[J];煤炭学报;2015年08期

3 穆福元;仲伟志;赵先良;车长波;陈艳鹏;朱杰;王勃;;中国煤层气产业发展战略思考[J];天然气工业;2015年06期

4 李志强;王登科;宋党育;;新扩散模型下温度对煤粒瓦斯动态扩散系数的影响[J];煤炭学报;2015年05期

5 季淮君;李增华;彭英健;杨永良;周银波;;煤的溶剂萃取物成分及对煤吸附甲烷特性影响[J];煤炭学报;2015年04期

6 刘鹏;赵金洲;李勇明;陈鹏飞;;碳烃无水压裂液研究进展[J];断块油气田;2015年02期

7 刘彦伟;刘明举;;粒度对软硬煤粒瓦斯解吸扩散差异性的影响[J];煤炭学报;2015年03期

8 季淮君;李增华;杨永良;刘震;王润;;中变质煤小分子相对煤的吸附及渗流特性影响[J];燃料化学学报;2015年03期

9 姜家钰;雷东记;谢向向;张大伟;;构造煤孔隙结构与瓦斯耦合特性研究[J];安全与环境学报;2015年01期

10 郭红玉;拜阳;夏大平;王惠风;陈俊辉;马俊强;;二氧化氯对煤储层物性改变的机理研究[J];煤田地质与勘探;2015年01期

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1 刘彦伟;煤粒瓦斯放散规律、机理与动力学模型研究[D];河南理工大学;2011年

本文编号：2733170