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冻融作用下煤体孔隙结构损伤演化规律研究

2021-10-21楚亚培甘黎嘉

煤矿安全 2021年10期

徐 阳,黄 辉,楚亚培,何 淼,甘黎嘉

(1.重庆安全技术职业学院 安全监督管理系,重庆 404020;2.河南城建学院 土木与交通工程学院,河南 平顶山 467000)

我国的煤层气资源储量丰富,埋藏在2 000 m以浅的煤层气地质资源储量为36.8 万亿m3[1],但是由于我国煤田地质条件复杂,成煤后经历了复杂的构造演化史、生烃史,热演化史和埋藏史,导致我国的煤储层普遍的具有低孔、低渗、低压和高非均质性的“三低一高”的特点,从而制约了我国煤层气的抽采[2-3]。为了提高煤层气的抽采效率,通常采用保护层开采[4-6]、水力压裂[7-9]、水力割缝[10-11]、深孔松动爆破[12-13]和高能气体爆破[14-15]等方法提高煤层的渗透率。随着增透技术的不断发展,以液氮和液态CO2等低温流体作为介质的无水致裂增透技术受到了广泛的关注。Mcdaniel[16]利用液氮的低温特性对储层岩石进性了热冲击,发现经过热冲击后岩石裂隙壁面发生的物理变化能够防止水力裂缝和热诱导裂缝闭合。王兆丰[17]在平煤十三矿进行了液态CO2相变致裂现场实验,发现液态CO2相变致裂能够造成煤层裂隙发育,从而提高煤层的透气性。楚亚培[18]利用核磁共振技术研究液氮冻融对煤体孔隙结构的影响,发现液氮冻融能够促进煤体孔隙的发育。文虎[19]利用压汞法分析了低温液态CO2溶浸作用下煤体的损伤特性,发现液态CO2溶浸能够造成煤体孔隙结构的损伤。液氮和液态CO2等低温流体注入煤层后,煤层与低温流体之间会发生温度传递导致煤层的温度降低;而注入区域的煤层与周围的煤岩发生温度传递吸收热量会恢复至初始温度。……

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