红外加热储层煤岩热损伤特征扫描电镜及增透试验研究

作     者：马玉林 王常瑞 马凯 MA Yulin;WANG Changrui;MA Kai

作者机构：辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2022年第50卷第7期

页      面：177-183页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家科技重大专项资助项目(2017ZX05037-001) 国家自然科学基金资助项目(51574138) 辽宁省教育厅一般项目资助项目(LJYL046) 

主　　题：煤层气 红外 热损伤 孔隙 渗透率 增透 

摘      要：中国煤层气资源丰富,为提高煤层气抽采效率,减少煤矿开采过程中的瓦斯突出等灾害事故,提出了一种煤层气增产新技术原理—红外加热抽采煤层气。利用自制的红外加热渗流实验仪,采用扫描电镜及Matlab图像后处理相结合的方法,研究了煤岩样品在不同红外温度作用前后的孔裂隙发育扩展规律及渗透率变化特征。结果表明:红外辐射作用能够使煤岩体发生损伤破坏,红外温度越高,热损伤越明显。煤样孔隙率随着红外温度升高而增大,原生微孔隙裂隙相互贯通,新生裂隙逐渐增多,试样表面附着矿物颗粒随之减少,孔隙结构由狭长转向椭圆,各区间孔隙等效直径均大幅提升,小孔隙到大裂隙同步扩容,红外加热150℃时8~15μm孔隙过渡阶段的孔容变化波动最大,提升为原始状态的4.35倍,总孔容增大高达99.5%;随着红外温度的升高,煤体渗透率亦随之增大,低温阶段原始孔隙率低的试样渗透率增幅偏小,原始孔隙率高的试件渗透率最高可增大130%,高温阶段试样渗透率均大幅跃升,较低温阶段其渗透率可高出9倍以上,较原始状态其渗透率可达到30倍以上,建立红外作用前后煤岩试样孔隙结构变化与宏观渗透率增加之间的统计定量表征关系,提出红外作用煤岩孔隙结构响应系数;红外辐射温度升高,能够有效地促进煤岩试样孔隙的增加与裂隙扩展,进而引发渗透率的增大,提高煤层气抽采效率。