本文關鍵詞： 裴溝礦 二1煤 基質孔隙 壓汞法 低溫氮氣吸附法 孔徑分布　出處：《河南理工大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：煤儲層中普遍發(fā)育孔隙/裂隙,它們對煤層氣的吸附、解吸、擴散和運移等過程有著非常重要的影響。煤的組成和不同的沉積埋藏史、構造演化史、煤化作用史、流體活動史和有機質生氣史導致煤體內部孔隙/裂隙系統(tǒng)分布不一,尤以與礦井瓦斯突出密切相關的構造煤內部結構更為復雜。以河南省新密煤田裴溝礦主采煤層二1煤為研究對象,應用壓汞法和低溫氮氣吸附法系統(tǒng)分析了全煤層的孔隙的孔容和比表面積的分布特征和變化規(guī)律,結果表明:(1)煤層樣品的孔容分布介于0.0175-0.0415 ml/g,平均為0.0295 ml/g,從底部到頂部呈水平震蕩的“W”形分布,在不同孔徑段的分布中多呈多峰型分布;比表面積分布介于0.3010-1.3756 m2/g,平均為0.7305 m2/g,從底部到頂部呈震蕩向下的“W”形變化,不同孔徑段的分布呈明顯的單/雙峰分布;平均孔徑分布介于77.72-284.47 nm,平均為184.36 nm,從底部到頂部呈震蕩增大的趨勢,孔隙形態(tài)以開放形或半封閉形孔隙為主。(2)相比煤層樣品而言,直接頂/底板的孔容、BET比表面積均明顯偏大,平均孔徑則反之;此外,孔隙形態(tài)主要以細頸瓶結構為主;較小孔徑段的分形維數(shù)要偏小,較大孔徑段則偏大。(3)相比低灰分的煤層樣品而言,夾矸分層的孔容和平均孔徑偏小,BET比表面積偏大,孔隙形貌的差異性卻不明顯;此外,在較小孔徑段,夾矸分層的分形維數(shù)要偏小,而較大孔徑段則反之。(4)壓汞法可以測定5.50 nm-400μm的孔/裂隙,低溫氮氣吸附法可以測定500 nm以下的較小孔隙,加上假設條件及分析模型等多重因素的作用下導致兩種方法在孔容、比表面積及平均孔徑等參數(shù)出現(xiàn)明顯差異;此外,結合分型理論及BJH模型等方法的分析可知壓汞法可測煤孔隙的準確下限依據(jù)煤質的不同而不同,大致分布集中在80-200 nm之間,低溫氮氣吸附法的可測上限在100 nm左右。(5)在同一煤層的孔隙發(fā)育特征中,構造是控制孔隙發(fā)育的主要地質因素,但灰分的影響同樣不可忽視,如高嶺石和伊利石等無機礦物;但值得注意的是在多種因素的共同作用下,灰分對煤孔隙的影響有可能會復雜化,不同礦物對煤孔隙的相關影響還需要更多的實驗去探討總結。
[Abstract]:Pores / fissures are widely developed in coal reservoirs, which play an important role in the process of coalbed methane adsorption, desorption, diffusion and migration. The composition of coal and different sedimentary burial history, tectonic evolution history, coalification history, etc. Fluid activity history and organic matter generation history lead to different distribution of pore / fissure system in coal body. Especially, the inner structure of tectonic coal, which is closely related to gas outburst, is more complicated. Taking Peigou coal seam 2 1 of Xinmi coalfield in Henan Province as the research object, The distribution and variation of pore volume and specific surface area in coal seams are systematically analyzed by means of mercury injection method and low temperature nitrogen adsorption method. The results show that the pore volume distribution of the sample is between 0.0175-0.0415 ml / g, with an average of 0.0295 ml / g. The distribution of specific surface area is between 0.3010-1.3756 m2 / g, with an average of 0.7305m2 / g. From bottom to top, the distribution of specific surface area is oscillating downward in "W" shape, and the distribution of different pore size shows a single / double peak distribution. The average pore size distribution ranged from 77.72-284.47 nm, with an average of 184.36 nm. The pore morphology of the direct roof / bottom plate was obviously larger than that of the coal seam samples. The average pore size is the opposite; in addition, the pore morphology is dominated by the fine neck bottle structure; the fractal dimension of the smaller pore size segment is smaller, and the larger pore size segment is larger than that of the coal seam sample with low ash content. The pore volume and average pore size of gangue stratification are larger than that of BET, but the difference of pore morphology is not obvious, in addition, the fractal dimension of gangue stratification is smaller in smaller pore size. On the other hand, in the larger pore section, the mercury injection method can be used to determine the pore / fissure at 5.50 nm-400 渭 m, and the low temperature nitrogen adsorption method can determine the smaller pore size below 500nm. In addition, the hypothetical conditions and the analytical model can be used to determine the pore volume of the two methods. In addition, according to the analysis of classification theory and BJH model, it can be seen that the accurate lower limit of mercury injection method for the determination of coal pores is different according to the coal quality, and it is mainly distributed in the range of 80-200 nm. In the pore development characteristics of the same coal seam, the structure is the main geological factor controlling the pore development, but the influence of ash can not be ignored, such as kaolinite and Illite. However, it is worth noting that the influence of ash on coal pores may be complicated under the joint action of many factors, and more experiments are needed to discuss and summarize the related effects of different minerals on coal pores.
【學位授予單位】：河南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD84

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