厌氧微生物降解下镜煤与暗煤化学结构差异特征及其演化规律
李丹1
鲍园2
徐凤银3
刘向荣4
胡宜亮2
王小婧2
1.西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 710054;西安科技大学矿业工程博士后流动站,陕西西安 7100542.西安科技大学地质与环境学院,陕西西安 7100543.成都理工大学能源学院(页岩气现代产业学院),四川成都 610059;成都理工大学油气藏地质及开发工程全国重点实验室,四川成都 6100594.西安科技大学化学与化工学院,陕西西安 710054
摘要：为探究厌氧微生物降解作用下镜煤与暗煤化学结构差异特征及其演化规律,以黄陵矿区侏罗系延安组2号煤层(原煤、镜煤与暗煤)为研究对象,进行厌氧微生物降解不同类型煤生烃模拟试验,利用傅里叶红外光谱和X射线衍射技术分析不同降解阶段下(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段)煤的官能团结构和微晶结构演化特征.结果表明,镜煤与暗煤累计甲烷产量分别为343.58和281.13 μmol/g,镜煤产气高峰期比暗煤产气高峰期出现时间早14d.受宏观煤岩类型影响,镜煤高取代芳烃占比明显大于暗煤,且脂肪结构侧支链更丰富,暗煤则富集含氧官能团和芳香结构,其微晶结构更稳定.微生物降解煤的主要官能团是不稳定的脂肪结构侧支链,镜煤和暗煤脂肪结构CH2/CH3比值分别从2.20和1.77增加至2.36和2.17,芳香碳含量的变化不超过0.05,其他官能团结构演化无统一规律.微晶结构参数中镜煤和暗煤堆砌度和堆砌层数降低,Lc分别从1.28 nm和1.38 nm降低至1.22 nm和1.27 nm,Nave分别从3.51和3.82降低至3.34和3.50,碳原子网面间距增大,即芳香结构弱桥键断裂,芳香核边缘不规则小分子量芳香层片脱落.变异系数散点图显示镜煤与暗煤的芳烃取代基区间变异程度最大,镜煤微晶结构变异程度明显高于暗煤.微生物降解作用下镜煤前期主要脱落芳香层片之间填充的有机物,碳原子面网间距降低,同时会破坏芳香结构,引起脂肪结构丰度增加,暗煤前期主要脱落芳香核边缘脂肪结构和含氧官能团,在微生物降解镜煤和暗煤的整个过程中脂肪结构始终被破坏,芳香结构桥键逐渐断裂,引起芳香核边缘结构解体.
关键词：镜煤暗煤厌氧微生物降解官能团结构微晶结构
分类号：TD845(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(42172200)
论文发表日期：2025-03-31
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 174-186 )
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