煤炭学报

作者：张宝鑫, 傅雪海, ZENG Fanhua Bill, 邓泽, 杨兆彪, 康俊强, 段超超,

关键词：煤层气, 氧化改造, 渗透率, 润湿性, 有机质,

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，k0)与润湿角(θ)平均变化幅度分别为65.8%及–40.9%，但二者变化幅度未见明显相关性，k0与θ变化幅度比值的绝对值(\left| \dfracC_k_0C_\theta \right| )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。\left| \dfracC_k_0C_\theta \right| 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，\left| \dfracC_k_0C_\theta \right| 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。

来源：2025年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

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