煤体多尺度孔裂隙结构改性多场耦合作用理论
梁卫国1
陈跃都2
1.太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024;太原科技大学,山西太原 0300242.太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,山西太原 030024
摘要：不同尺度孔裂隙的发育与赋存是煤储层矿体的基本特征,也是储层气体储集与运移的核心场所.原位改性采矿技术施行的载体与成效也恰在于不同尺度孔裂隙之中.深部煤与煤层气资源安全高效开采的关键,始终在于不同尺度孔裂隙结构的改造,以及其中流体吸附运移特性的改善.针对传统改造技术对深部煤储层适应性不足、改造机理不明等问题,系统阐述了从微纳米孔隙、微裂隙到宏观裂缝的煤体多尺度孔裂隙结构特征,分析了不同尺度孔裂隙结构对煤层气解吸、扩散与渗流过程的影响机制,提出了以"流体赋存运移状态改性"(增强解吸与流动性)与"煤体孔裂隙结构改性"(提高渗透性)为核心的2种改性原理.在此基础上,进一步阐述了 2类多尺度孔裂隙结构改性技术方法:一是基于竞争吸附和热效应作用的强化解吸型改性,即通过注入其他强吸附性流体或高温流体来降低煤体对CH4的吸附能力,强化气体解吸;二是基于物理-化学改性作用的结构增渗型改性,即依靠溶蚀扩孔与压裂造缝来改造孔缝系统,提高气体渗流能力.以超临界CO2流体(ScCO2)为例,通过系列试验揭示了 ScCO2作用下煤体在吸附膨胀、溶蚀增孔、力学弱化与压裂造缝等多机制共同作用下的多尺度结构演化特征,以及其对煤体吸附解吸能力与渗流特性影响规律,进一步建立了煤体多尺度孔裂隙结构改性与渗透性演化的多场耦合理论框架,为深部煤储层精准改性、超临界流体强化增渗及CO2地质封存提供理论依据.
关键词：煤体多尺度孔裂隙原位改性超临界二氧化碳演变孔裂隙渗透性演化
分类号：TD821(矿山开采)
资助基金：国家自然科学基金(52434005)国家自然科学基金(U22A20167)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：17( 370-386 )
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