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Volume and Surface Distribution Heterogeneity of Nano-pore in Coal Samples by CO2 and N2 Adsorption Experiments

Acta Geologica Sinica(English Edition) 2020年第5期94卷 1662-1675页

作者： ZHANG Junjian WEI Chongtao LUO Jinhui LU Guanwen quan fangkai ZHENG Kai PENG Yujie College of Earth Sciences&Engineering Shandong University of Science and TechnologyQingdaoShandong 266590China School of Resources and Earth Science China University of Mining and TechnologyXuzhouJiangsu 221116China Construction Equipment College Guizhou Polytechnic of ConstructionGuiyang 551400China

In this paper,the heterogeneity of adsorption pores in middle and high rank coal samples were analyzed by using low temperature N2 and CO2 adsorption technology and fractal *** following results were achieved.1)According to the results of volume and surface fractal dimension,meso-pores can be classified into Mep-1,Mep-2,and Mep-3,***-pore can be classified into Mip-1,Mip-2,and Mip-3,respectively.2)Pore types play an important role in affecting the heterogeneity of *** volume heterogeneity(VHY)of Mep-1 is simpler than that of Mep-2 and Mep-3 in type A ***,the VHY of Mep-1 becomes gradually larger than that of Mep-2 and Mep-3 from type A to type B and *** VHY of open pore in the same diameter is higher than that of semi-open or closed ***,the surface heterogeneity(SHY)of types A and B samples is significantly larger than that of type C,the SHY of semi-open or closed pores is more complicated than that of open pores.3)Coal rank mainly affects the heterogeneity of *** heterogeneity of type A is always smaller than that of type B and *** VHY of Mip-1 is more complicated than that of Mip-2 and Mip-3 in the same samples,and the sensitivity of the VHY of Mip-1 and Mip-2 to the degree of coal rank is smaller than that of ***,the SHY of Mip-1 and Mip-2 is simpler than that of Mip-3 in the same sample,the SHY of micro-pores remains stable as the pore size decreases,and the affect of coalification level on SHY decreases with the decrease in pore ***-scale fractal characterization has enabled quantitative characterization of adsorption pore properties and provided useful information with regards to the similarity of pore features in different coal reservoirs.

关键词： pore volume and surface fractal dimension adsorption pore middle and high rank coal western Guizhou and eastern Yunnan area

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煤层气钻井低密度水基成膜钻井液研制与性能测试

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中国科技论文 2017年第9期12卷 1059-1063页

作者：韩月郝树青全方凯中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008

为解决煤层气开采钻井过程中的井壁失稳和储层伤害问题,以硅酸钠和甲酸钾质量比2∶1比例复配,采用正交试验法,实验因素为成膜剂、增黏剂、降滤失剂、絮凝剂,研究出1种煤层气钻井低密度水基成膜钻井液配方即质量分数为5%成膜剂+质量分数... 详细信息

为解决煤层气开采钻井过程中的井壁失稳和储层伤害问题,以硅酸钠和甲酸钾质量比2∶1比例复配,采用正交试验法,实验因素为成膜剂、增黏剂、降滤失剂、絮凝剂,研究出1种煤层气钻井低密度水基成膜钻井液配方即质量分数为5%成膜剂+质量分数为2%增黏剂+质量分数为2%降滤失剂+质量分数为0.3%絮凝剂等。测试了成膜钻井液和未添加成膜剂钻井液的基本流变参数,进行抑制分散性实验、渗透率伤害实验、动滤失实验。实验结果表明:与未添加成膜剂的钻井液相比较,成膜钻井液的剪切稀释性和抑制泥页岩水化性能较好;新型水基成膜钻井液在接触井壁的短时间内在井壁形成半透膜,薄而韧,且稳定时间长;钻井液滤失量相对较小,阻挡液体及聚合物的侵入,能够有效防止地层水化膨胀并封堵地层。

关键词：水基成膜钻井液储层伤害井壁稳定正交试验性能评价

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沁水盆地太原组-山西组页岩孔隙分形特征

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新疆石油地质 2021年第5期42卷 548-553页

作者：闫高原张军建路冠文全方凯江苏建筑职业技术学院江苏徐州221116 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 山东科技大学地球科学与工程学院山东青岛266590

基于沁水盆地太原组—山西组页岩样品的总有机碳含量、镜质体反射率和矿物组成分析资料,利用高压压汞实验进行测试,获取孔隙直径、孔隙体积、比表面积、孔隙度等孔隙结构参数,并在此基础上利用Sierpinski地毯模型对页岩孔隙结构进行分... 详细信息

基于沁水盆地太原组—山西组页岩样品的总有机碳含量、镜质体反射率和矿物组成分析资料,利用高压压汞实验进行测试,获取孔隙直径、孔隙体积、比表面积、孔隙度等孔隙结构参数,并在此基础上利用Sierpinski地毯模型对页岩孔隙结构进行分形处理。结果表明,太原组—山西组页岩样品压汞分形曲线可以分为AB段、BC段和CD段,其中BC段对应的孔隙直径为21~6035 nm;利用Sierpinski地毯模型进行分形处理时,BC段孔隙结构表征性最好;在21~6035 nm孔隙直径范围内,黏土矿物含量越高的页岩,其孔隙结构的非均质性越强,孔隙结构的复杂程度也越高;孔隙体积、比表面积和孔隙度与分形维数均呈负相关关系,三者之中孔隙体积和孔隙度与分形维数相关性较好,可以作为间接判断孔隙结构复杂程度的依据。

关键词：沁水盆地太原组山西组页岩高压压汞实验孔隙结构孔隙度分形维数

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煤缩合芳环应力响应:对无烟煤石墨化的启示

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煤炭学报 2022年第12期47卷 4336-4351页

作者：宋昱姜波王猛李凤丽程国玺侯晨亮冯光俊全方凯中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221116 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221008 中国矿业大学江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室江苏徐州221008

浅层次(<5 km)滑脱构造中剑鞘褶皱的发现预示着脆性变形域中同样发育有煤层韧性剪切带,且其结构-构造特征和伴生石墨矿化现象已被人们所认识,然而对于煤大分子缩合芳环应力响应特征则知之甚少,且缺乏实验论证及理论分析。以原生结构无... 详细信息

浅层次(<5 km)滑脱构造中剑鞘褶皱的发现预示着脆性变形域中同样发育有煤层韧性剪切带,且其结构-构造特征和伴生石墨矿化现象已被人们所认识,然而对于煤大分子缩合芳环应力响应特征则知之甚少,且缺乏实验论证及理论分析。以原生结构无烟煤的高温高压变形实验,高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)以及X射线衍射(XRD)分析为主要研究方法,分析次高温条件下(<300℃)应力(~200 MPa)和应变速率(1×10^(-5)~1×10^(-7)s^(-1))对煤中缩合芳环结构有序性的影响,揭示不同应力状态和应变速率条件下煤缩合芳环的结构有序化演化规律及其对无烟煤石墨化成矿的启示。结果表明,高构造应力和低应变速率使得无烟煤大分子缩合芳环长度生长,定向性增强;2者对缩合芳环结构有序性的影响最为显著。煤中缩合芳环弯曲程度随着差异应力和静水压力的升高而升高,随着应变速率的降低而升高;堆叠程度则随着差异应力的升高和应变速率的降低而略微升高,对静水压力和温度的变化不敏感。XRD结果显示缩合芳环碳网间距随着构造应力的升高和应变速率的降低而逐渐降低,与HRETM的表征结果一致。实验结果表明除温度之外,高差异应力和低应变速率是无烟煤大分子基本结构单元有序化增强的关键因素。作为上地壳力学性质最为软弱的岩层,煤大分子缩合芳环应力响应特征研究对于无烟煤石墨化成矿作用有重要启示作用。

关键词：无烟煤石墨化煤缩合芳环碳网间距构造应力应变速率多层次滑脱

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