孟庆峰,李 琰,张爱然,谷 超

(山西大同大学 煤炭工程学院,山西 大同 037000)

深部煤层封存CO2同步提升CH4采收率(CO2-ECBM)技术,一方面实现“碳中和”目标,另一方面优化能源结构,应用前景广泛[1-2]。深部煤层埋深大于800 m,此深度范围内,煤储层的温度和压力高于CO2的临界温度(31℃)和临界压力(7.3 MPa),CO2转化为超临界流体(SCCO2)。对于含水煤层,SCCO2-H2O及矿物之间存在理化反应[3],改变了煤储层的孔裂隙结构[4-6]。孔裂隙结构的发育及其连通性很大程度上决定了CO2-ECBM工程的持久性和有效性[7]。目前,研究孔裂隙结构的方法较多,其中压汞法是较为常用的方法。但是,高压进汞会引发煤基质压缩,破坏孔隙结构[8]。因此,采用压汞法测定孔隙结构时,进汞压力不宜过高。低场NMR技术具有快速、无损、连续探测裂隙-大孔-微小孔信息的优势,在煤储层孔裂隙结构表征方面得到了广泛的应用[9],但受驰豫时间和驰豫效应的影响,部分孔隙信息难以检出,高煤级煤尤为显著[10]。压汞法和低场NMR技术的联用弥补了上述缺陷。然而,联用压汞法和低场NMR方法研究SCCO2对含水煤储层孔裂隙结构作用的报道很少。

山西沁水煤田无烟煤赋存区域具有可观的CH4资源,但考虑到深部煤储层的“高地应力、低渗透性”,许多区域的CH4难以有效排采,而CO2-ECBM能够有效解决上述问题[11]。对此,我国煤层气公司在沁水煤田积极开展了CO2-ECBM技术的研发工作和工程试验。为此,我们以沁水煤田寺河煤矿无烟煤为研究对象,基于流固地球化学反应装置,模拟了SCCO2-H2O混合流体与无烟煤的相互作用。……