基于低场核磁共振技术的酸化煤样孔隙特征研究

为研究酸化作用后煤体的孔隙结构特征,采用低场核磁共振技术和X射线衍射实验方法,测试了高阶煤自然煤样和酸化煤样的孔隙结构和矿物含量,并根据分形理论对比研究了2种煤样孔隙的分形维数,探讨了酸化作用原理.研究结果表明:自然煤样和酸化煤样中微孔和过渡孔都占较大的比例;煤样酸化后,其孔隙率增大,最小孔径和最大孔径都变大;酸化作用...     

低场核磁共振技术在煤孔隙结构精准表征中的应用与展望

煤的孔隙结构对于瓦斯、水等流体的运移起关键作用,煤储层资源评估和致裂效果评价均有赖于高效的测孔技术.在众多的测孔技术中,低场核磁共振是近年来应用广泛的煤孔隙结构无损、快速、精准测试技术.该技术通过检测多孔介质中的饱和含氢流体(甲烷、水、油等)的核磁共振驰豫信号,反映孔隙结构及孔隙流体分布等信息.通过核磁共振弛豫谱分析可...     

基于核磁共振实验不同变质程度煤的孔隙结构研究

为研究高变质程度煤的孔隙结构,采用低场核磁共振试验系统,对5种不同变质程度的煤样进行低场核磁共振测试,得到常温常压下不同煤样的核磁孔隙参数,分析不同变质程度煤样孔隙结构的变化规律,结果表明:煤样总孔容与挥发分呈线性正相关关系;高变质程度煤样孔隙发育以微孔和小孔为主,且小孔孔占比越大,煤样核磁孔隙度越大、渗流能力越强,但孔隙度和渗透率随着微孔占比增加,表现出相反的变化趋势。     

煤储层微小孔孔隙结构的低场核磁共振研究

基于系列中高煤阶煤样的低温液氮吸附实验和低场核磁共振实验,系统分析了样品的吸附脱附曲线特征及孔径分布特征,通过对比分析获得了测试样品的核磁共振表面弛豫率,获得了核磁共振T2弛豫时间与煤的微小孔孔径分布之间的转换系数C。结果表明：对于研究煤样,高煤阶煤的吸附脱附曲线有明显拐点,中煤阶煤的吸附脱附曲线拐点不明显;高煤阶煤的表面弛豫率约为0.54×10-8 m/ms,而中煤阶煤集中在1.18×10-8 m/ms左右;进一步求得高煤阶煤的C值为1.62×10-8 m/ms,中煤阶煤的C值为3.54×10-8 m/ms;利用求得的C值计算得到基于核磁法的微小孔的赝孔径分布,发现赝孔径分布与采用BJH获得的孔径分布在形态和变化趋势上都具有高度一致性。     

低透气性煤孔隙结构连通率对煤层渗透性的影响规律研究

为研究低透气性煤的孔隙结构特征及孔隙连通程度,对原煤煤样进行试验,分析饱和水和残余水状态下煤样的T2曲线,得到煤样的自由流体值、束缚流体值、有效孔隙率、孔径分布及渗透率等参数,建立了孔隙连通率定量计算模型。结果表明:煤样孔隙率为6.30%～11.02%,孔径分布呈3段式,孔隙主要集中分布在0～100 nm段,微小孔发育、中大孔及裂隙不发育;吸附孔与孔隙率成反比,渗流孔与孔隙率成正比;煤样孔隙连通率为31.50%～62.05%,孔隙连通率受孔隙尺度的影响,煤样孔径在100 nm以下的孔隙连通率最高为58.45%,孔径为100 nm以上的孔隙连通率在94%以上;孔隙连通率与孔隙率、有效孔隙度、渗透率表现出了较好的正相关关系。     

核磁共振技术对热解煤孔隙结构分形特征研究

为研究煤经过热处理后孔隙结构的变化,通过低场核磁共振(NMR)技术,获得不同温度处理的煤岩横向弛豫时间,根据不同横向弛豫时间的信号强度分析了不同孔径的孔隙含量,进而得出孔隙特征随温度的变化规律.利用体视镜获得表面的微观照片,以Matlab数字图像处理法辅助观察煤岩表面变化过程与加热后的现象.对核磁数据进行了分形分析,获...     

孔隙润湿度影响褐煤可浮性的机制

孔隙润湿度是影响多孔煤泥可浮性的重要因素之一,然而煤的孔隙润湿度与其可浮性之间的内在联系鲜见报道。由于煤泥颗粒小、数目多,其孔隙被水润湿的行为难以被准确检测,采用形状规则的圆柱体多孔活性炭材料开展孔隙润湿度的机制研究,并将结果用于解释孔隙润湿度对褐煤可浮性的影响机制。通过正硅酸四乙酯和十六烷基三甲氧基硅烷对多孔活性炭进行疏水化改性,采用接触角和傅里叶变换红外(FTIR)表征活性炭改性前后表面疏水性等特性,结果表明:活性炭经改性后亲水性基团含量降低以及疏水性基团产生,接触角增加67°,疏水性显著增加。采用低场核磁共振(LF-NMR)测定改性前后的亲/疏水活性炭样品在不同浸泡时间下的孔隙润湿度,结果表明:随着浸泡时间增加,亲/疏水两种样品的T₂谱的信号幅度均增加,且亲水样品的信号幅度要远大于疏水样品。亲水样品的T_2g在任意浸泡时间下均高于疏水样品的T_2g值,表明在相同浸泡时间下亲水样品孔隙润湿度均高于疏水样品。而当浸泡时间为10 min时,亲/疏水样品中的孔隙均会被水较好地润湿,两种样品润湿度差值最小。通过将亲/疏水样品的T...     

基于二氧化碳和液氮吸附、高压压汞和低场核磁共振的煤岩多尺度孔径表征

煤岩系统内发育有nm~mm级的多种孔裂隙,系统表征其内部孔隙结构特征对查明煤岩物性和煤层气产出规律极为重要。基于对鄂尔多斯盆地东缘不同地区的系统采样,采用低温二氧化碳和液氮吸附、高压压汞和低场核磁共振系统表征了研究区煤岩的孔径结构。结果表明,二氧化碳吸附适用于0.6~1nm的微孔,液氮的主体适用范围在1~20nm左右,压汞可表征18nm以上的孔径。根据进汞饱和度、退汞效率和孔隙度将研究区煤岩划分为7个小类,并对应分析了进汞-退汞曲线特征。基于核磁共振表征了不同镜质体反射率和不同埋深的煤岩孔径大小的分布和连通性,随反射率升高和埋深加大,微小孔的比例呈现增加的趋势。相关成果对解释东缘范围内的煤储层物性特征,系统查明不同尺度煤岩孔径分布特征具有一定的支撑作用。     

基于核磁共振技术的煤体微观孔隙结构研究

为了了解煤样的微观孔隙结构特征,应用核磁共振技术(NMR)对煤样孔隙类型、连通性、孔径分布等特性进行分析,结合X射线衍射(XRD)和计算机断层(X-CT)扫描测试结果探究了煤样的物相组成、矿物质成分及表观形貌特征。结果表明:测试煤样含有多种矿物质成分,主要为高岭石、方解石和黄铁矿等,矿物质主要夹杂在煤样割理系统中;NMR测试的横向弛豫时间T2谱呈典型的三峰曲线,依照0.5~5 ms,5~100 ms,和100 ms的弛豫时间区间可将煤样内部孔隙类型对应为吸附孔、渗流孔和扩散孔;所测煤样的T2截止值在10~20 ms之间,表明具有高度发育的微观孔隙和较为发育的中孔结构;NMR的测试结果与CT扫描的三维可视化分析结果相吻合,证实样品具有较高的非均质性。NMR技术能较好弥补CT扫描在微孔观测中的不足,呈现出更为具体的煤样内部微观孔隙特征。     

无造孔剂模压烧结制备多孔Cu60Zn40合金的工艺及组织调控

金属多孔材料在制备过程中通常需要掺杂造孔剂以调控孔隙结构,但去除造孔剂需要较长时间,且残留造孔剂会对母材造成污染或腐蚀。以水雾化Cu₆₀Zn₄₀合金粉末为原材料,在未掺杂造孔剂条件下,采用单轴限位模压和烧结工艺制备了多孔Cu₆₀Zn₄₀合金,深入研究了高度压缩比和烧结时间对其孔隙结构的影响。研究结果表明,在未掺杂造孔剂的情况下,粉末冶金制备的多孔Cu₆₀Zn₄₀合金的孔隙结构主要受压制条件和烧结工艺控制。随着压坯高度压缩比从1.6增加至2.0,多孔Cu₆₀Zn₄₀合金的孔隙率降低了48.15%,同时最大孔径、平均孔径和最小孔径分别减小了45.51%、46.72%和66.43%。尽管孔隙形貌未发生明显变化,但该调控方式有效改变了合金的孔隙尺寸。随着烧结时间延长,多孔Cu₆₀Zn₄₀合金的孔隙形状明显趋于球形化,而孔隙率和孔隙尺寸变化幅度较小。因此,采用模压烧结法制备的多孔Cu₆₀Zn₄₀合金,可通过调整高度压缩比灵活调控开孔隙率和孔隙尺寸,可通过调控烧结时间优化孔隙形貌。此外,在多孔Cu₆₀Zn₄₀合金的烧结过程中,锌的挥发量与高度压缩比成反比,与烧结时间成正比。本研究为无掺杂造孔剂调控金属多孔材料孔隙结构提供了可靠的理论和技术支持,对粉末冶金制备金属多孔材料具有重要理论和实际意义。     

阳泉寺家庄井田81号煤底板黏土组分及压裂工艺

阳泉矿区寺家庄井田8₁号煤段底板中含有大量的煤系气,但目前仍没有获得理想的煤层气增产效果。通过对目标层段岩石进行黏土组分分析,结果显示该段岩石黏土矿物主要为高岭石和伊利石,且含量相近。针对高岭石的速敏效应和伊利石的水敏效应,采用氮气爆破压裂造缝效果明显。压裂初期东西两翼裂缝扩展不均衡,西翼较长,东翼略短。压裂完成后东西两翼裂缝缝长变化相近,裂缝总长276 m。压裂后排采数据显示:气产量维持在790 m³/d左右,且能保持稳产。相比普通水力压裂,优化后压裂施工效果显著。     

K_1值预测时低指标突出现象的原因分析及解决方法

钻屑瓦斯解吸指标K1值作为突出危险性预测和效果检验的一个重要指标,测试结果的准确性直接影响到煤层是否具有突出危险性。实验室及现场研究发现,"混样"是影响突出预测预报准确性的重要因素。通过现场试验,采用定点取样器取样可解决"混样"的问题,从而提高预测预报的准确率,最终可有效防止所谓的"低指标突出"的发生。