煤炭学报

作者：徐吉钊, 翟成, 桑树勋, 孙勇, 丛钰洲, 郑仰峰, 唐伟,

关键词：液态CO2循环致裂, 核磁共振技术, 裂隙, 分形维数, 瓦斯抽采,

煤层低孔渗特征成为制约瓦斯高效率抽采的主要瓶颈，现多采用强化致裂增透技术来改造煤储层孔隙结构，旨在提高煤体渗透率。液态CO2循环致裂能够通过循环热应力、相变致裂及疲劳损伤的耦合效应协同致裂煤体，可联合低场核磁共振技术实现煤体孔裂隙结构的定量表征，而基于核磁共振技术对液态CO2循环作用煤体孔隙的几何特征演化规律研究较少。基于自主研发的液态CO2循环致裂试验平台，对多个褐煤试样进行循环冲击作用，采用低场核磁弛豫技术对循环作用煤体的孔裂隙结构进行统计监测，并结合几何分形理论探讨了渗流孔分形维数Ds、有效贯通孔分形维数De、T2截止值、孔隙率、渗透率的耦合关系。统计分析液态CO2循环作用后煤体端面不同裂隙形态的差异性与基质非均质性、原始孔裂隙结构的相互关系；“饱水-离心”联测法获得的T2弛豫谱曲线表征液态CO2循环作用煤体的总孔隙率φt、有效孔隙率φe、核磁渗透率kSDR-d及其增长率ΔkSDR-d均有所增加，利用基于T2谱构建的几何分形计算模型，论证了渗流孔和有效贯通孔具有较好的分形特征，而吸附孔不具备分形特征。Ds与T2截止值存在“快速增大—缓慢增大”的指数拟合关系，分别与φt，φe，kSDR-d和ΔkSDR-d存在负相关关系，而De分别与φe和ΔkSDR-d呈正相关，揭示了液态CO2循环作用能够促进煤基质内多尺度孔裂隙结构的扩容及延伸，裂隙间的贯通率和渗透特性大幅提升。

来源：2021年第11期

《煤炭学报》期刊编辑部

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