煤炭学报

作者：张和伟, 申建, 李可心, 屈晶, 李伟,

关键词：煤组成, 传热特征, CT扫描, 热成像, 热物性, 王家岭煤矿,

储层热诱导改造方法是提高煤层气单井产量的有效手段，其中不同煤组成与分布的传热差异性是煤储层热改造工程亟需解决的关键基础问题。以保德王家岭煤矿烟煤为对象，基于煤样宏观描述−显微镜−CT成像相结合的多尺度观测方法，精准识别并表征了显微组分空间分布特征。采用均匀平板加热−热成像采集实验系统表征了不同宏观煤岩类型样品动态传热过程，结合实验数据与热力学定律定量表征了显微组分热物性特征，揭示了显微组分组成与分布的差异传热机理。结果表明，传热过程中半亮煤温度呈双峰分布，暗淡煤呈单峰态，2者温度跨度均先减小后增大，半亮煤温度跨度显著宽于暗淡煤；镜煤+亮煤与暗煤+丝炭的占比越接近其温度差异越显著；根据温差演变特征将传热过程划分为快速升温、增速减缓、波动升温和动态平衡4个阶段。显微组分分布与温度展布对应关系显示，热传递受控于显微组成及其分布，矿物充填惰质组升温最快，形成高温区，惰质组一般形成次高温区，镜质组升温最慢呈低温态；此外，镜质组增温速率及平衡时温度与惰质组距离成反比。热物性定量分析显示，矿物充填惰质组具有较大的导热系数和热扩散系数，因而其传递热扰动的速度最快，达到热平衡用时最少，惰质组次之，镜质组最慢。热作用后煤中新生裂隙主要发育于镜质组中，多沿惰质组与镜质组交联处开裂，半亮煤裂缝热改造效果明显强于暗淡煤，是热改造优质目标。

来源：2023年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

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