SCCO2作用下不同含水性煤孔裂隙结构变化机制

摘要：

深部煤层封存CO2 增产CH4 产出过程中,处于超临界状态的CO2(SCCO2)与煤中矿物质发生反应,改变煤的孔隙性,进而影响煤层封存CO2 的效果和甲烷增产效果.为发现SCCO2-H2O-煤岩作用对煤中孔隙的影响特征,以焦煤为研究对象,开展了不同含水条件下的超临界CO2 改造煤实验,基于矿物组成和孔隙性测定结果,对比煤中主要矿物质和不同尺度的孔裂隙变化的差异,探讨了不同含水状态下SCCO2 流体对孔裂隙性的作用机制.研究表明:①SCCO2 作用后,煤体表面粗糙、疏松,且由于矿物溶蚀使得一些裂隙得到贯通,微裂隙连通性增强.②SCCO2 流体对煤具有"扩孔"作用,表现为微、小孔含量下降,中、大孔占比升高,也即微、小孔隙向大孔隙的转化,且孔隙连通性改善;进一步发现,萃余煤吸附孔的分形维数稍微增加,粗糙度增大,而渗流孔的分形维数显著降低,复杂性和非均质性降低.③SCCO2 对煤中碳酸盐类矿物的溶解性最好,其次是黏土矿物,且随着含水率增加,萃余煤中的碳酸盐矿物占比先增加后减小.SCCO2 使干燥基态、饱和水态煤样中碳酸盐矿物显著溶解,有效改善了孔隙结构,且对饱和水态煤样作用效果更好.空气干燥基态煤样经SCCO2 作用后,新生成的白云石矿物聚集在孔喉中造成堵孔效应,缩小原有大孔隙尺寸,是引起不同含水性煤孔隙差异性变化的主要原因.

关键词：焦煤、孔裂隙结构、含水性、超临界状态的CO2、CO2封存

所属期刊栏目：49

分类号：TQ531

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;河南省科技攻关计划资助项目

在线出版日期：2024-08-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：3143-3153