石油学报

作者：陈义林, 秦勇, 张博, 杨天宇, 刘静, 王兰花, 洪勇

单位：1. 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;2. 中国矿业大学资源与地球科学学院 江苏徐州 221116

关键词：低温氮吸附法,不同变质程度煤,孔隙结构,吸附回线,粒度效应

基金：陈义林,男,1985年9月生,2014年获中国矿业大学地质资源与地质工程专业博士学位,现为中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室副主任、副教授、硕士生导师,主要从事有机岩石学和煤系气地质研究。Email:1chenyilin2@163.com

摘要： 煤岩低温氮吸附实验的测试结果受测试样品颗粒粒径的影响显著，目前鲜有关于制样粒径对不同变质程度煤孔隙结构差异化影响的系统研究报道。选取7件不同变质程度的煤样（包括褐煤、气煤、肥煤、瘦煤、无烟煤和超无烟煤）开展了4种不同粒径（40~50目、70~90目、160~200目、>300目）煤颗粒的低温氮吸附实验，探讨了制样粒径对不同变质程度煤的孔隙结构的影响。结果表明：①5件烟煤—超无烟煤的显微组分均以基质镜质体为主，2件褐煤（丝质煤和碎屑煤）的显微组成分别以丝质体和密屑体为主；丝质煤主要发育丝质体胞腔孔，瘦煤和无烟煤的孔隙类型以气孔为主。②随着粒径变小，烟煤—超无烟煤的总孔、大孔、中孔的孔容和比表面积均逐级增大，而碎屑煤的孔隙结构基本不变，丝质煤的大孔孔容和比表面积均逐渐变小。③随着煤变质程度增加，最小煤颗粒（>300目）与最大煤颗粒（40~50目）的孔容差值占比和比表面积差值占比均持续升高。④在逐级粉碎过程中，烟煤—超无烟煤的吸附回线宽度逐渐变小，而褐煤的吸附回线形态基本不变。研究认为，褐煤孔隙类型以开放孔为主，封闭孔孔容的占比随着煤化程度增大急剧增加；瘦煤、无烟煤和超无烟煤孔隙类型以封闭孔为主。粉碎过程显著改造了煤岩的原始孔隙形貌，逐级粉碎会导致烟煤—超无烟煤的大量孤立封闭孔释放，改造形成一端封闭的开放孔，但也会显著破坏丝质煤的胞腔孔。忽略煤粒径对低温氮吸附测试结果的影响可能会造成煤储层孔隙结构的错误评价，提出了低温氮吸附法测定煤岩孔隙结构的合理制样粒径范围，建议">300目"为测定煤岩全孔隙（封闭孔和开放孔）的最佳制样粒径范围，"2~4目"为测定煤岩开放孔的最佳粒径范围。

来源：2023年第8期

《石油学报》期刊编辑部

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