氧化作用下煤样渗透率与润湿性对有机质变化的联合响应
张宝鑫1
傅雪海1
ZENG Fanhua Bill2
邓泽3
杨兆彪1
康俊强1
段超超1
1.中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室,江苏徐州 221116;中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州 2210082.加拿大里贾那大学工程与应用科学学院,萨斯喀彻温省里贾那S4S 0A23.中国石油勘探开发研究院,北京 102249
摘要：氧化作用可改善煤层渗透率,但部分煤样氧化后亲水性增强,对煤层气长期产出不利,相近条件下氧化后渗透率显著增大且亲水性增幅小或减弱的"优质"煤层显然具有更好的改性效果.氧化作用下有机质变化为渗透率及润湿性的变化提供部分驱动力,当前可见煤样氧化后官能团呈同向变化但改性效果相反的报道.为探究氧化作用下煤层渗透率与润湿性对有机质变化的联合响应,对取自我国煤层气开发热点地区的8个煤矿样品开展了氧化改造前后渗透率、孔隙结构、润湿性及大分子结构测试.结果表明:煤样氧化改造后不同有效应力条件下渗透率多呈增大趋势,初始渗透率(无应力条件下,k0)与润湿角(θ)平均变化幅度分别为65.8％及-40.9％,但二者变化幅度未见明显相关性,k0与θ变化幅度比值的绝对值(|Ck0/Cθ|)介于0.2～4.2.氧化剂进入煤样后,有机质被溶解形成新孔裂隙,导致总孔隙率及渗透率增大,k0增幅随孔隙率增大呈现出增大趋势.部分脂肪及羟基等被氧化形成极性不同的含氧官能团,是导致改性效果呈现出差异的根本原因.|Ck0/Cθ|与脂肪、羧酸变化幅度及羧酸与脂肪变化幅度比值的绝对值呈负相关,基于煤样有机质变化可初步评估氧化改性效果,当脂肪减幅超过20％且羧酸与脂肪变化幅度比值的绝对值小于0.5时,|Ck0/Cθ|超过2,指示相较于渗透率的明显改善,亲水性变化相对较小.
关键词：煤层气氧化改造渗透率润湿性有机质
分类号：P618.1(矿床学)
资助基金：新疆维吾尔自治区重大科技专项资助项目(2023A01004-3)国家自然科学基金(42272195)
论文发表日期：2025-06-30
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：12( 3017-3028 )
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