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为了探究有效应力对高煤级煤储层渗透率的控制作用及其应力敏感性的各向异性,对5块高煤级煤样进行了覆压孔渗实验,揭示了有效应力对煤储层渗透率的控制机理。以3.5 MPa模拟原始地层压力发现,煤岩在平行主裂隙和层理面方向具有最高的初始渗透率,垂直层理面方向初始渗透率最低;有效应力从3.5 MPa增加到15.5 MPa的过程中,渗透率呈现出良好的幂函数降低趋势;渗透率伤害/损失的各向异性表明平行主裂隙方向渗透率伤害率和损失率最大,且不同方向应力敏感性受裂隙的宽度及其展布方向的控制;裂隙压缩系数随应力的增加呈现降低趋势,但由于高煤级煤岩压缩难度大,裂隙压缩系数的各向异性不明显。有效应力对渗透率控制的实质为通过减小煤储层孔裂隙体积降低渗透率,从而对各个方向上的渗透率均造成较大的不可逆伤害。 相似文献
2.
为分析准噶尔盆地南缘（简称准南）低煤阶煤储层可动流体、束缚流体以及孔径分布特征,对准南6个矿区6个煤样进行了高速离心和低场核磁共振实验。实验结果表明:准南低煤阶煤以吸附孔发育最优,其次为渗流孔和裂隙。建立束缚水状态的最佳离心力为1.380 MPa;结合饱和水状态和束缚水状态的核磁共振T2谱,得到可动流体孔隙度为0.45%~1.89%,平均1.29%;束缚流体孔隙度为1.03%~7.45%,平均4.18%,可动流体孔隙度与渗透率呈幂指数关系（R2=0.935 8）。根据"离心-T2C法"得到准南低阶煤孔隙半径主要分布在0.01~1 μm,平均孔隙半径为1.771 μm。 相似文献
3.
天然岩石在压缩荷载作用下内部裂隙的闭合、张开、扩展过程直接影响岩石的力学性能。在经典移动点回归法的基础上,引入泊松比进行修正提出了一种6阶段变形划分方法——综合刚度法。不同加载路径下流纹岩的单轴压缩试验结果分析表明:（1）采用综合刚度法可以准确获得硬脆性岩石试样接触应变ε0、裂隙闭合应变εc、弹性应变εe、裂隙稳定扩展应变εi、裂隙不稳定扩展应变εd和峰后应变值εf;（2）单轴压缩下流纹岩试样裂隙闭合应变达到峰前总应变的44.2%,峰前裂隙扩展应变和峰后应变均较小,脆性特征明显;（3）单轴压缩弹性阶段加卸载试验表明,采用综合刚度法能更准确剔除试样接触应变,获得裂隙闭合应变。综合刚度法更加适用于硬脆性岩石的变形分析,可以准确剔除试样接触应变并获得更准确的各阶段应变,特别是裂隙闭合应变,可以作为评价岩石内裂隙密度的定量参数。 相似文献
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为了定量表征煤的孔隙结构,研究煤孔隙特征与吸附性能的内在联系,采用低温液氮吸附法（LP-N2GA）、CO2吸附法、扫描电镜（SEM）和孔隙-裂隙分析系统（PCAS）对6种不同变质程度煤样进行孔隙相关分析.煤样孔隙分布相似时,煤样对N2和CO2的吸附能力、孔隙率的近似概率密度和孔隙面积（中孔）与煤的挥发分呈负相关,煤样孔隙的分形维数与煤的挥发分呈正相关.煤样的孔隙分布差异较大时,煤样对N2和CO2的最大吸附容量与孔隙分布有关.建立了煤纳米孔结构的联合表征模式,该表征模式能够更有效地研究和分析煤中的孔隙,包括孔隙数目、孔隙面积、孔隙周长、平均形状因子、孔隙率、分形维数和孔径分布,将SEM-PCAS与气体吸附方法相结合对煤的孔隙结构进行定量联合表征的模式是可行的. 相似文献
5.
采用计算机曲线拟合方法对实验数据进行分峰处理,定量分析了9个中低煤阶高有机硫煤样的红外光谱(FT-IR)数据特征。研究表明,二硫醚与碳碳双键吸收峰面积比值(X1)、硫醇与碳碳双键吸收峰面积比值(X2)分别与Rmax以及有机硫含量(So,d)呈显著的正相关性。煤质参数相近,有机硫含量及其占全硫比例受微环境的影响。同一煤样中,二硫醚、硫醇、二硫化铁三种含硫结构红外参数均依次递减。低煤阶及低-中阶烟煤阶段,以二硫醚、硫醇为代表的有机硫与含氧官能团的红外参数呈现此消彼长关系,且在第二次煤化跃变点附近,参数急剧增大。高有机硫煤样随煤阶升高,脂肪链支链化程度下降,芳构化程度加大,与一般低硫煤结构演化特征相符。 相似文献
6.
以沁水盆地成庄矿煤样为研究对象,利用实验室自主研发的CO2注入与煤层气强化开采实验模拟装置进行不同有效应力和CO2吸附压力下的煤岩渗透率测试。实验结果表明,煤岩的裂隙压缩系数受到CO2吸附的影响,初始状态下、亚临界CO2吸附和超临界CO2吸附煤样裂隙压缩系数分别为0.066、0.086和0.089。引起裂隙压缩系数改变的原因主要有两方面:CO2和煤中矿物反应提高了煤基质的不连续性;CO2软化了煤基质同时降低了煤岩的力学性质。利用考虑吸附应变以及内部膨胀系数的渗透率模型对实测渗透率进行拟合,发现有效应力和内部膨胀系数成正比。CO2吸附压力和有效应力的增大均提高了煤岩的内部膨胀系数,这影响了煤岩孔裂隙的开度,降低了煤储层的渗透率,并最终降低CO2在煤储层中的可注性。 相似文献
7.
超临界二氧化碳（ScCO2）–H2O–煤地球化学反应可造成煤物理结构和化学结构的改变,对煤层注CO2增采甲烷的有效性尤为关键。为了探讨ScCO2-H2O-煤反应对不同变质程度煤化学结构的影响,选择3个不同煤化程度煤样,在自主研制的ScCO2-H2O-煤地球化学反应模拟实验装置中模拟1000m埋深条件下煤样与ScCO2和去离子水反应240h,并对反应前后的煤样分别进行了X射线衍射和拉曼光谱实验,对比分析了反应前后煤样晶体结构和碳有序度的变化特征。测试结果表明:ScCO2-H2O反应破坏了煤的晶体完整性和碳有序度,改变了煤的大分子结构,且对低阶煤和中–高阶煤具有不同的影响,反应提高了低阶煤的平行定向程度,使其结构更加紧凑,减小了面网间距,而使中–高阶煤中无序单元增加,面网间距增大。该研究结果为CO2-ECBM项目实施中ScCO2-H2O作用对煤储层吸附解吸特征和孔渗特征影响的研究奠定了微观尺度基础。 相似文献
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为了探究层理对煤矿开采过程中煤岩声发射特征的影响,在寺河矿采集煤样,根据煤样制作要求,分别沿轴向垂直层理方向和平行层理方向加工煤样。利用RMT-150B岩石力学实验系统和CDAE-1全数字化声发射检测及分析系统,对煤样加载过程中的应力-应变、声发射特征进行测试分析。测试结果显示:轴向垂直层理煤样不仅具有较高的岩石力学强度和声发射强度,而且声发射特征具有较强的突变性和滞后性。声发射特征的差异性体现了在加载过程中,轴向垂直层理煤样以整体变形、破坏为主,轴向平行层理煤样以局部变形、破坏为主,这为煤矿井下动力灾害的监测、预报提供了指导。 相似文献
9.
CO2压裂页岩储层时CO2-水作用损伤页岩微观结构,改变拉伸破坏特征与裂缝扩展模式。为研究CO2-水影响层状页岩拉伸破坏的微观损伤原因,设计了矿物含量测定、扫描电镜观察与巴西劈裂试验,对CO2-水作用前后龙马溪与长7段页岩试件的微观损伤、破坏特征与裂缝扩展进行研究。结果表明：CO2-水对层理的微观损伤作用较基质显著,层理黏土矿物脱水而体积减小,有机质被萃取收缩,纹层内产生沿层理分布的大尺寸(长度为10～30μm,开度为1～5μm)微裂缝,基质碳酸盐、长石等矿物被溶蚀,产生随机分布的小尺寸(长度小于1μm,开度小于0.5μm)微裂纹;CO2-水作用后页岩抗拉强度降低且各向异性增强,破坏模式变为拉剪混合破坏,垂直层理加载试件的剪切作用更强;CO2-水作用后层理对裂缝扩展的影响更大,垂直层理加载裂缝延伸被层理限制,裂缝沿层理方向水平扩展,平行加载裂缝扩展轨迹受层理约束,裂缝仅在层理扩展。 相似文献
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基于常规孔渗测试、核磁共振、扫描电镜等分析,研究了沁水盆地南部煤储层孔隙-裂隙系统发育特征及其对渗透率的贡献。结果表明,煤样孔隙结构以吸附孔为主,渗流孔发育相对较差,可动流体孔隙度很小;多数煤样A类和B类较大裂隙所占比例不高,C类和D类较小裂隙较为发育;大孔孔隙度和微裂隙发育程度对渗透率影响最大。但本区煤样大孔孔隙度低,裂隙多被矿物充填,孔隙、裂隙之间连通性较差,对煤储层渗透率的贡献较小;多期发育的宏观构造裂隙可能对煤储层渗透性起到一定的改善作用。 相似文献
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为了深入研究超声波频率对煤体激励致裂效果的影响,利用超声波发生仪对原始煤样进行致裂实验,并利用低场核磁共振设备NMR设备对煤样进行测量,通过分析弛豫时间T2曲线,深入研究煤样致裂前后孔隙结构的变化。研究结果表明:超声波可以有效改善煤体的孔隙结构,经超声波激励致裂后,煤样内部的孔隙数量增多,总孔隙率、有效孔隙率及渗透率均明显增大;同时,煤样内部小孔数量的增长率与超声波频率呈负相关关系,中孔和大孔数量、总孔隙率增长率、有效孔隙率及渗透率的增长率与超声波频率均呈正相关关系。研究结果为煤储层超声波致裂增透技术奠定理论基础。 相似文献
12.
煤润湿性在煤化工、煤矿安全生产及煤层气开发利用中有重要意义。目前煤的润湿性测定方法过程繁琐、操作困难、现场实用性差、测量结果可对比性差,不能快速有效地应用于煤层气储层的润湿性评价研究。基于系列低场核磁共振(LFNMR)实验,探讨了LFNMR应用于煤润湿性研究的可行性与研究方法。研究发现,LFNMR可应用于识别煤粉中不同状态水分：对于强水湿性煤粉,其T2弛豫谱仅存在吸附态水峰与颗粒间水峰,而弱水湿性煤粉则存在吸附态水峰、颗粒间水峰和自由态水峰3个峰值;煤的水湿性越强,其颗粒间水峰和自由态水峰弛豫时间越短,并随着润湿时间的增加弛豫逐渐变快。当水对煤的润湿达到稳定状态时,煤样的自由态水峰和颗粒间水峰的加权平均值与型煤接触角法测得的接触角呈相关性较好的对数关系。该对数关系可应用于煤水润湿性的定量、半定量评价,这为采用该方法进一步研究煤储层的气、水相互作用提供了理论基础。 相似文献
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障壁坝砂体储层特征与成岩孔隙定量演化模式 ——以鄂尔多斯盆地延长探区本溪组为例 总被引：1，自引：1，他引：0
为明确海陆变迁背景下障壁坝砂体成岩孔隙演化规律,运用岩石薄片、扫描电镜及配套能谱、阴极发光等资料,对延长探区石炭系本溪组障壁成因砂体储集特征与成岩作用进行综合分析,并结合砂岩初始孔隙度恢复模型与薄片孔隙定量分析技术,开展基于埋藏热演化历程的储层孔隙演化参数定量评价,建立该区本溪组障壁坝砂岩孔隙定量演化模式。结果表明:储层砂岩以石英砂岩、岩屑质石英砂岩及岩屑砂岩为主;孔隙度、渗透率平均值分别为4.72%和1.22×10^(-3 )μm^2;储集空间以溶蚀扩大孔、粒内孔、晶间孔为主;现今储层主体已达到晚成岩阶段;砂岩初始孔隙度平均值为38.1%,埋藏至今共经历了四个典型的成岩增/减孔阶段,即P_1～T_2(285～208 Ma)"低地温、快埋藏"的大幅减孔阶段(-30.7%)、T_2～J_3(208～153 Ma)"高地温、缓沉降"的溶蚀增孔阶段(+3.9%)、J_3～K_1(153～96 Ma)"高地温、稳埋深"的减孔定型阶段(-6.6%)、K_1至今(96 Ma～)"低地温、晚隆升"的弱改造阶段。 相似文献
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Bedding structure has affected gas flow in coal seam greatly, which also controls gas permeation direction and gas extraction results, and finally it has tremendous influence on prevention and control of gas disaster accidents. Combined with engineering practice of gas disaster prevention and control in China, in this paper, permeability evolution of nature coal in different bedding directions in the condition of loading is studied, and the results showed that in three directions of bedding fractures, permeability of coal which is parallel to bedding planes is the highest; it would be much easier for gas percolation along the bedding planes than other directions. In the unloading process, tension–shear destruction appears in coal sample which is oblique to bedding along the bedding planes, with a sudden increase in permeability. It is difficult for the crack damage from loading process to recover in unloading process, that is, permeability of unloading isn’t just a simple reverse process of loading. Combined with the permeability evolution of the three coal samples in the whole process, three permeability evolution models which include elasticity, plasticity and fracture are proposed. Based on the experimental results, gas extraction using boreholes along coal seam and through coal seam is compared during depressurized mining. Due to the bedding structure of coal seam, a large area of fracture network of “boreholes–bedding fractures” is formed among boreholes through coal seam and bedding structure, which makes the good effect of gas extraction using boreholes through coal seam. Research results will be of important guiding significance for choosing the best gas extraction scheme, layout of setting parameters of drilling boreholes and gas disaster prevention in the underground coal mine. 相似文献
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为研究鄂西北地区板岩的力学特性及各向异性特征,开展了志留系粉砂质板岩的单轴压缩和巴西劈裂试验,分析了试样的力学特性和各向异性特征以及在不同荷载作用下的变形破坏模式,揭示了不同破坏模式的力学机制,并通过数值分析研究了不同板理面角度板岩边坡破坏模式及力学机制。研究结果表明,粉砂质板岩中的板理面是影响岩体力学行为的弱面,使得粉砂质板岩表现出明显的各向异性的特征。在单轴压缩条件下,粉砂质板岩在垂直板理面方向比平行板理面方向更易变形,变形量更大;平行板理面方向加载时试样破坏类型为竖向劈裂型张拉破坏,其实质是压杆失稳;垂直板理面加载时试样的破坏类型为穿切板理面的劈裂型剪切破坏;所测得的力学参数各向异性也较明显。在劈裂荷载作用下,粉砂质板岩的破坏模式主要有张拉劈裂破坏和沿板理面剪切破坏两种,所得抗拉强度在平行板理面方向上最大,在垂直板理面方向上最小,两个方向上的抗拉强度均小于抗压强度。由于板理面间的抗拉强度极低,在受到与板理面呈小角度相交的劈裂荷载作用时,容易产生沿板理面的张拉劈裂或拉剪破坏,在实际工程中应尽量避免板理面间的受拉破坏和沿板理面的拉剪破坏。在边坡工程中,板理面倾向、倾角对边坡破坏模式及力学机制有较大影响,边坡防护治理需充分考虑这一影响。上述研究为粉砂质板岩区岩质边坡防护治理以及其他岩石工程设计与施工提供理论依据与技术基础。 相似文献
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为揭示不同变质程度煤岩纳米级孔隙特征,运用小角X射线散射方法(SAXS),采集镜质体反射率Rmax在0.31%~6.24%的15个样品,基于散射数据获取的煤岩孔隙率、孔径分布、比表面积和分形维数,讨论了煤化过程对煤岩纳米孔隙(0.3~100 nm)结构的影响,并用低温CO2和N2吸附DFT模型结果对孔径分布进行了验证。结果表明:在Rmax < 0.5 %时,煤岩孔隙率和比表面积随着变质程度的增加而增加,微孔(< 2 nm)含量增长较少,介孔(2~50 nm)和大孔(50~100 nm)含量大幅增加,煤岩表面逐渐光滑;在Rmax=0.5%~1.4%时,孔隙率和比表面积减小,各类孔隙含量均减少,煤岩表面逐渐光滑;在Rmax=1.4%~4.0%时,煤岩孔隙率和比表面积增大,微孔含量大幅增加,介孔和大孔含量近乎稳定,煤岩表面逐渐粗糙;在Rmax > 4.0%后,煤岩孔隙率和比表面积缓慢增加,微孔增长幅度变缓,煤岩表面逐渐光滑。SAXS在0.3~100 nm孔径分布(本次实验范围)中用球形形状因子与低温CO2和N2吸附结果契合度较高,煤中纳米级孔隙率及比表面积主要由微孔贡献。 相似文献
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以不同水泥掺量的水泥黏土为研究对象,进行核磁共振试验研究水泥掺量对微观孔隙分布的影响,进行变水头渗透试验研究水泥掺量对渗透性的影响,在此基础上调查水泥掺量对渗透性影响的微观机制。研究发现:水泥土的渗透系数随水泥掺量的增大而减小,其中在低水泥掺量（4%~12%）范围内急剧减小,在高水泥掺量（15%~25%）范围内呈现相对缓慢减小趋势;水泥土T2分布曲线均呈现三峰分布,三峰分别对应于小孔、中孔、大孔,随着水泥掺量增加,T2分布曲线总面积呈现减小趋势,其中在低水泥掺量范围内,第2峰、第3峰峰面积减小明显,在高水泥掺量范围内,第1峰峰面积显著减小。分析可知,在水泥掺量较低时,水泥水化作用优先堵塞大孔和中孔,导致渗透系数随水泥掺量增加而显著减小;在水泥掺量较高时,水泥掺量的增加主要减少小孔隙面积,大孔和中孔面积变化不大,此时增加水泥掺量对减小水泥土渗透系数的效果相对较差。 相似文献
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为了研究锦屏大理岩受载过程中内部孔隙结构的演化规律,文章先对其进行矿物成分测定和单轴压缩试验;随后对施加不同轴压后的试样开展了核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）测试,并分析相应试验结果;最后,根据NMR孔隙度参数,建立起试样损伤度、有效应力比系数与轴压比之间函数关系。结果表明:大理岩内部孔隙分布具有多尺度特性;加载过程中核磁共振 T 2谱分布曲线整体向右移动,小尺寸孔隙占比减少而中等尺寸孔隙占比增加;岩样内部孔隙具有多重分形结构,小孔占比影响孔隙的分形维数和连通性。当小孔占比小时,孔隙结构相对简单,分形维数较低;当小孔占比大时,孔隙结构则较复杂,分形维数增大。大理岩孔隙度和损伤度均随荷载增加呈指数增大,且损伤和未损状态下有效应力比也增大。此项研究对揭示岩石损伤与破坏机理具有重要指导意义,同时在岩石损伤检测方面也具有一定参考价值。 相似文献