超临界二氧化碳短时作用煤体裂隙演化CT/XRD实验研究
刘勇
李海超
魏建平
邓玉洁
李翔
高梦雅
河南理工大学瓦斯地质与瓦斯治理国家重点实验室培育基地,河南焦作 454000;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 454000
摘要：ECBM可以在提高煤层气开采效率的同时实现CO2 封存,推动"双碳"目标实现,在深部煤层气的开发中具有广泛的应用前景.煤层裂隙结构和分布规律决定了超临界二氧化碳(SC-CO2)的压裂效果,是提高煤层气开采效率的关键.长时作用下SC-CO2 与煤体接触产生的吸附膨胀和溶解萃取作用能够改变煤体裂隙形态,但压裂过程中SC-CO2 与煤体接触时间较短,短时作用下SC-CO2 的吸附膨胀及溶解萃取作用对煤体裂隙的影响尚未明确.因此开展了SC-CO2 短时作用下煤体的裂隙演化研究,通过CT扫描研究不同变质煤体裂隙随累计浸泡时间的变化规律;建立CT二维扫描图像的灰度分布函数并构建浸泡时间与裂隙演化规律的关系,定量表征煤体裂隙的变化.结合XRD实验研究浸泡时间对煤体物质成分变化的影响,明确SC-CO2 短时作用煤体裂隙演化规律的主要原因.结果表明:SC-CO2 短时作用下吸附膨胀作用会导致煤体裂隙收缩,溶解萃取作用使裂隙发生扩展;浸泡煤体过程中吸附膨胀和溶解萃取作用同时发生且强度随时间发生变化,在不同时间段内分别交替占据对煤体裂隙的主导作用;不同变质煤会影响吸附膨胀和溶解萃取作用的强度和主导时间.褐煤浸泡 30 min时吸附膨胀占据主导作用,浸泡 90～240 min溶解萃取作用增强并占据主导.烟煤浸泡 30～90 min时吸附膨胀作用较强,浸泡 90～240 min时溶解萃取占据主导.无烟煤浸泡 30～150 min时吸附膨胀作用占据主导,浸泡 150～240 min时溶解萃取占据主导.
关键词：超临界二氧化碳短时浸泡裂隙发展吸附膨胀溶解萃取
分类号：TD712.6(矿山安全与劳动保护)P618.11(矿床学)
资助基金：国家自然科学基金(52174170)国家自然科学基金(52374192)国家自然科学基金(52374193)
论文发表日期：2024-09-28
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：16( 3829-3844 )
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