含瓦斯煤孔隙率测定方法的研究进展

综述了含瓦斯煤孔隙率的测定方法,包括基于玻意耳定律的孔隙率测定方法、数学反演法、低温液氮与压汞的方法以及基于CT技术的孔隙率测定方法等,介绍了各种方法的特点与应用过程中存在的问题以及国内外的研究现状,提出了含瓦斯煤孔隙率动态关联函数的概念,认为测定含瓦斯煤的孔隙率应充分考虑瓦斯压力、应力等因素的影响,进而选择合理的实验方法。基于CT技术的测定方法可以在不损害煤结构特性的情况下动态监测孔隙率的演化过程,是未来研究的热点之一。     

原生结构煤与共生的构造煤物性差异

为了研究原生结构煤及与其共生的构造煤之间的物性差异,对沁水盆地某矿的3#煤层的3个分层分别进行了孔隙率、孔径分布、比表面积及吸附常数测定。结果表明:随着煤破坏程度增加,煤的真、视密度和孔隙率变大,挥发分减少,变质程度加深;构造作用对煤的渗透容积影响较大,对吸附容积影响较小;煤比表面积以吸附孔占绝对优势,受构造作用影响较小;随着煤破坏程度加深,吸附常数a、b值增加。     

高阶煤渗透率温度应力敏感性试验研究

煤储层渗透率对温度和应力的敏感性响应,是深部煤储层物性评价的基础参数之一。以山西晋城无烟煤样为研究对象,利用高温覆压孔渗测定仪测定了煤样的孔隙率和渗透率,分析了其对温度和压力的敏感性。结果表明:高阶煤的孔隙率、渗透率与压力呈幂函数式负相关关系,在低压阶段随着压力升高迅速降低,在高压阶段趋于稳定。高阶煤渗透率对温度不敏感,当压力低于2MPa时随着温度的升高而降低,压力高于2 MPa则与温度之间关系不显著。压力是影响高阶煤孔隙率和渗透率的主要因素,而温度对孔隙率和渗透率影响较小。基于曲率分析方法对成庄高阶煤渗透率应力敏感性进行了分析,并与郑庄高阶煤和韩城高阶煤对比显示,成庄矿高阶煤的应力敏感性在低应力位置较强。因此,成庄矿进行煤层气开发时,需制定合理的排采制度,避免渗透率应力敏感性导致的负产能效应。     

含瓦斯煤的吸附量与孔隙率及变形的映射规律研究

为厘清含瓦斯煤的吸附量与孔隙率及变形的映射规律,以高压容量法测试煤吸附瓦斯等温曲线的过程为条件,针对煤样在不同瓦斯压力的作用下,吸附量对煤孔隙率、变形的影响进行了理论分析;利用工业CT技术与高压容量法相结合的方法,研究含瓦斯煤的吸附量与孔隙率、变形的映射规律。结果表明:随着吸附瓦斯量的增加,煤的孔隙率逐渐降低,并趋于稳定值;煤的变质程度越高,其孔隙率演化的趋势越缓;煤的体积应变呈现近似于线性增长的特征。     

基于CT技术的不粘煤和焦煤的孔隙率及影响因素研究

为了探测不粘煤和焦煤的孔隙率并研究其影响因素,从安徽等多个矿区采集研究对象,利用μCT225k VFCB型CT试验系统对煤样进行显微观测,分别计算出2种煤的孔隙率,得到所有孔隙的面积,并对比分析2种煤内部孔隙个数随着孔隙面积增大的变化趋势。结果表明,煤的孔隙率不会随着煤阶升高而增大,且焦煤煤样最大孔隙面积小于不粘煤煤样的最大孔隙面积。因此,焦煤孔隙率明显低于不粘煤。     

孔隙率对构造煤瓦斯渗透性影响关系的实验研究

以孔隙率不同的构造煤原煤煤样为研究对象,利用三轴应力渗流装置进行了瓦斯渗透性实验,结果表明,在恒温条件下,构造煤的瓦斯渗透性随着煤体孔隙率的增加而增大,并且渗透率K0与孔隙率σ之间呈现二次函数关系,即K0=ασ2+βσ+δ;温度恒定时,构造煤的瓦斯渗透性随平均有效应力的增加而逐渐减小,且孔隙率较大的构造煤的渗透率变化幅度较大;平均有效应力不变时,同一孔隙率的构造煤随着温度的增加,瓦斯渗透率降低,且孔隙率对构造煤瓦斯渗透率的影响比温度对构造煤瓦斯渗透率的影响明显。     

煤层注水可注性评价的探讨

本文通过对晋城矿区内开采的3号层煤在实验室进行的煤孔隙率、孔隙分布、孔体积分布及吸水性测定结果的分析和现场煤层注水试验提出了煤层可注水孔隙率、可注水孔体积及吸水性概念,并以此来评价煤层注水的可注性及注水效果。     

含瓦斯煤的渗透率演化模型及其影响因素研究

为了研究瓦斯抽采过程中煤体渗透率的变化规律,推导建立了考虑吸附膨胀应力的含瓦斯煤的孔隙率模型和含瓦斯煤的渗透率演化模型,通过三轴应力条件下的含瓦斯煤渗透率实验对该模型进行了验证,两者吻合度较高。基于该模型研究了在孔隙压力卸载状态下煤的弹性模量、初始孔隙率、吸附性常数、吸附膨胀应力系数等对渗透率的影响规律。结果表明:在气体卸压过程中,煤的弹性模量越小,其渗透率的变化率波动就相对越大;煤的初始孔隙率越小,其孔隙率的变化率越大,进而渗透率的变化率也就越大;煤的吸附膨胀应力系数对渗透率的影响作用与Langmuir吸附常数类似,其值越大则气体解吸所引起的渗透率增大就越强,渗透率下降就越缓慢。     

煤弹性参数的影响因素分析及其AVO响应特征

研究煤弹性参数的影响因素可以揭示煤层AVO响应的物理含义，有利于指导复杂地质条件下的煤层气勘探。以沁水盆地寺河矿区3号煤层的60块煤样为研究对象，根据煤的工业成分分析、矿物成分分析和地层条件下测试结果，基于BET多层吸附理论(The Brunauer-Emmett-Teller theory)和自洽模型构建不同流体饱和的煤层气储层岩石物理模型。主要考虑3种流体饱和情况：1种为完全水饱和，另外2种为不同的含水、吸附气和游离气的多相混合流体。在此基础上，分析煤基质组成、孔隙率和流体饱和情况对煤的弹性参数的综合影响，进一步开展含煤地层在不同孔隙率、不同流体饱和情况下的地震AVO响应特征分析。结果表明：研究区内，煤的孔隙率是引起煤纵横波速度、多相流体饱和煤体积模量变化的主要影响因素，且孔隙率增大引起多相流体饱和煤体积模量的变化较明显；相比于孔隙率，不同煤基质组成对完全水饱和煤体积模量、密度的影响更为显著；不同流体饱和情况引起的煤弹性参数变化相较于孔隙率、煤基质组成小。分析含煤地层的AVO响应特征可以发现，孔隙率与AVO属性呈一定线性关系，含水饱和度与AVO属性呈一定非线性关系；与其他AVO属性...     

μCT技术研究煤的孔隙结构和分形特征

煤的孔隙结构是影响煤中气体吸附和渗流的一个重要因素。从实现精细化、无损化和定量化入手,应用μCT 225kVFCB型高精度CT试验分析系统,通过显微CT切片,提取研究了4个煤样孔隙分布特征,讨论了煤级、煤显微组分和灰分对煤孔隙结构的影响程度。采用公约数网格序列盒维数法定量表征了孔隙结构的复杂程度和不规则性,探讨了孔隙率、渗透率和分形维数的关系。研究表明,研究煤样的孔隙分布总体受煤显微组分含量控制,同时煤中矿物充填作用在一定程度上降低了煤的孔隙率、平均孔径和孔隙数量。煤孔隙分形维数D的变化与孔隙分布特征密切相关,有效地反映了孔隙结构的非均质性。孔隙率、渗透率与分形维数呈现显著的幂指数正相关关系。由此指示,基于显微CT切片的煤孔隙分形维数可作为煤储层孔隙特征和渗透性评价的定量指标之一。     

煤的坚固性系数与孔隙率变化关系的实验研究

为了探究煤的坚固性系数(f值)与孔隙率之间的变化关系,分别对新安煤矿、新登煤矿、演马庄煤矿、临涣煤矿的不同类型煤体进行了坚固性系数与孔隙率的测定,并对其进行了分析对比。结果表明:同种类型的煤体,其坚固性系数与孔隙率呈正相关的变化规律;不同类型的煤体,孔隙率随其坚固性系数增大的增幅不同;不同类型煤体的坚固性系数与孔隙率变化关系之间的差异性较大,未呈现明显的变化规律。     

煤的灰分、挥发分与孔隙率的关联及其对瓦斯放散初速度的影响

为了分析煤的灰分、挥发分与孔隙率的关联,以及煤的孔隙特征、坚固性系数等对瓦斯放散初速度的影响,在我国8个典型矿区累计采集了84个煤样,开展了相应的实验测试。通过对实验数据的数值分析发现:大部分矿区煤的灰分、挥发分与孔隙率之间的拟合函数服从二元线性函数,仅晋城矿区煤样的拟合函数为曲面函数;各矿区煤样孔隙率、坚固性系数与瓦斯放散初速度之间的数学关系明显,具体可分为3种类型。在煤的灰分、挥发分与孔隙率之间关联的基础上,考虑煤的坚固性系数的影响,得到的各拟合函数精度更高,其计算值与实测值的变化趋势基本一致,可为煤与瓦斯突出孕灾特征的分析提供一定的参考,同时对于研究煤与瓦斯突出预测的新指标具有重要的现实意义。     

煤岩体孔隙裂隙实验方法研究进展

调查了煤岩体的孔隙裂隙的观察描述方法以及物理测试方法,并对各种方法原理、适用条件、应用现状进行了综述。密度法能得到煤的孔隙率,压汞法、氮气吸附法、小角度x射线散射法、核磁共振法可分析煤的孔隙率、孔径分布、孔容积、比表面积等信息。透射电子显微镜适合研究煤的超微孔隙结构,计算机层析扫描法、声发射以及电磁辐射探测技术可研究煤岩体在各种受力条件下的损伤破坏。     

浓度和粒度对细粒煤滤饼结构影响的研究

为了研究浓度和粒度对细粒煤滤饼结构的影响,对不同条件下的细粒煤进行真空过滤脱水,并采用电子显微镜和计算机图像处理技术对形成的滤饼进行孔隙结构分析,得到滤饼的孔隙率和分形维数,结合过滤速度、滤饼水分和干滤饼密度分析滤饼结构对过滤脱水的影响规律。结果表明:随着煤浆浓度的增加,滤饼的孔隙率减小,从而使过滤速度减小,滤饼水分和密度增大。同一滤饼从底层到上表面,孔隙率减小,分形维数增大。同时物料粒度越细,滤饼分形维数越大,孔隙率越小,特别是当粒度为-0.045mm时,滤饼孔隙率只有5%左右,给细粒煤过滤脱水带来了很大的困难。     

含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率同步测试方法的研究进展

为有效解决煤层气开发过程中产能精准预测的技术问题,提高气藏资源评价结果的可靠性,对含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率测试方法的研究背景及研究价值进行了介绍。阐述了不同应力环境、不同气体压力等条件下的含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率的测试方法,分析了不同研究方法的特点、适用范围及其最新进展,并对煤体孔隙结构演化与瓦斯流动的映射规律研究成果进行总结。分析认为:含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙率同步测试方法的研究涉及多学科交叉,需加强多物理场耦合作用影响下含瓦斯煤渗透特性参数—孔隙结构演化的表征方式、与当前常规煤层增透工艺相匹配的测试方法及测试精度提升等方面的研究。     

低温下硫酸钠溶液对原煤损伤试验研究

参考已有关于液氮作为压裂液在储层改造中的成功应用和低温冻结对岩石的损伤的研究,结合硫酸钠等盐溶液在冻融循环过程后能加剧对岩石的损伤。依托核磁共振测试技术,重点研究了低温作用下不同浓度的硫酸钠溶液作为煤岩体的饱和液体对煤岩体产生损伤的差异。结果表明:低温下硫酸钠溶液能明显增加煤岩体的孔隙率、渗透率。试验结果将对增加煤岩体孔隙率、渗透率和防止煤与瓦斯突出提供一定的参考。     

公乌素地区16~#煤渗流物理参数及注水效果评价

通过对公乌素地区16#煤的渗流物理参数测定,用综合评价方法对该地区16#煤的注水效果进行了评价。评价结果表明,16#煤层渗透系数初始值为2.432,镜质组最大反射率平均为1.13%,裂隙分形维数为1.512 4,孔隙率为6%,平均水-煤接触角为68.2°,研究认为公乌素16#煤属注水效果中等的煤层。为提高注水效果,采用了延长注水时间、重复注水等措施,有利地解决了该地区16#煤层的顶煤冒放性差、放煤过程粉尘大等问题。     

恩洪煤矿二号井C9煤层瓦斯基本参数测定

现场测定C9煤层的瓦斯压力、钻孔瓦斯自然涌出量：取煤样,实验室测定煤的孔隙率、瓦斯吸附常数、工业分析指标、煤的坚固性系数f、瓦斯放散初速度△P;根据现场测定结果和煤样实验室参数测算出C9煤层瓦斯含量、透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数等参数。     

构造软煤电性参数影响因素的分析

利用Eview 软件的数理统计功能,采用均方差回归分析方法对构造软煤电性参数的影响因素进行了定量研究.结果表明:灰分、水分和视密度是影响煤电阻率发生变化的主要因素,电阻率随着灰分的增加而增加,随着水分和视密度的增加而减小,孔隙率和挥发分对电阻率影响较小;介电常数随着灰分和孔隙率的增加而增加,随着挥发分、水分和视密度的增加而减小.煤中的水分和灰分加强了煤的导电性,煤的相对介电常数的主要影响因素是煤的变质程度.     

三轴加载煤样声波速度与孔隙率关系试验研究

煤的孔隙率是表征储层瓦斯富集程度的重要指标,对于评价矿区煤层气资源至关重要,为提高煤层气的开采和利用,且为更好地研究煤储层的孔隙率,以焦作古汉山矿原煤作标准煤样,将煤样加工为平行于面割理、垂直于面割理和垂直于层理3个方向的煤样,采用自制的煤储层压裂模拟及物性特征试验装置系统,在常温条件下,对每组煤样同步进行超声波特征和应力-应变测试试验,将所测得的声波速度、孔隙率和轴压关系进行两两拟合,并对其结果进行了分析探论。研究结果表明:在保持围压不变的情况下,煤样的孔隙率随轴压的增大呈线性趋势减小,并且不同方向的孔隙率压力影响系数表现出明显的各向异性;煤样声波速度随轴压的增大呈线性趋势增大,且煤岩的超声波速具有明显的层理效应,较孔隙率而言,压力对声波速度的影响更显著;随着加载过程中轴压的增大,煤样的声波速度与孔隙率满足良好的线性关系,为利用声波波速预测煤层的孔隙率提供了理论依据。