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氧化作用下煤样渗透率与润湿性对有机质变化的联合响应
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作者 张宝鑫 傅雪海 +4 位作者 ZENG Fanhua Bill 邓泽 杨兆彪 康俊强 段超超 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3017-3028,共12页
氧化作用可改善煤层渗透率,但部分煤样氧化后亲水性增强,对煤层气长期产出不利,相近条件下氧化后渗透率显著增大且亲水性增幅小或减弱的“优质”煤层显然具有更好的改性效果。氧化作用下有机质变化为渗透率及润湿性的变化提供部分驱动力... 氧化作用可改善煤层渗透率,但部分煤样氧化后亲水性增强,对煤层气长期产出不利,相近条件下氧化后渗透率显著增大且亲水性增幅小或减弱的“优质”煤层显然具有更好的改性效果。氧化作用下有机质变化为渗透率及润湿性的变化提供部分驱动力,当前可见煤样氧化后官能团呈同向变化但改性效果相反的报道。为探究氧化作用下煤层渗透率与润湿性对有机质变化的联合响应,对取自我国煤层气开发热点地区的8个煤矿样品开展了氧化改造前后渗透率、孔隙结构、润湿性及大分子结构测试。结果表明:煤样氧化改造后不同有效应力条件下渗透率多呈增大趋势,初始渗透率(无应力条件下,k_(0))与润湿角(θ)平均变化幅度分别为65.8%及-40.9%,但二者变化(|C_(k0)/C_(θ)|)幅度未见明显相关性,k_(0)与θ变化幅度比值的绝对值(|C_(k0)/C_(θ)|)介于0.2~4.2。氧化剂进入煤样后,有机质被溶解形成新孔裂隙,导致总孔隙率及渗透率增大,k0增幅随孔隙率增大呈现出增大趋势。部分脂肪及羟基等被氧化形成极性不同的含氧官能团,是导致改性效果呈现出差异的根本原因。与脂肪、羧酸变化幅度及羧酸与脂肪变化幅度比值的绝对值呈负相关,基于煤样有机质变化(|C_(k0)/C_(θ)|)可初步评估氧化改性效果,当脂肪减幅超过20%且羧酸与脂肪变化幅度比值的绝对值小于0.5时,Ck_(0)超过2,指示相较于渗透率的明显改善,亲水性变化相对较小。 展开更多
关键词 煤层气 氧化改造 渗透率 润湿性 有机质
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