【摘要】：煤是一種以有機(jī)質(zhì)為主并含有部分無機(jī)礦物質(zhì)、具有復(fù)雜孔隙的多孔固體。因煤中孔隙孔徑變化范圍很大,決定了其內(nèi)部氣體擴(kuò)散行為的復(fù)雜性。因此,立足于煤的物質(zhì)組成和孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,探求溶劑作用后物質(zhì)組成、孔隙性變化對(duì)煤的擴(kuò)散性的影響規(guī)律及其機(jī)理。論文以霍爾辛赫礦區(qū)3號(hào)煤層不同煤體結(jié)構(gòu)煤為研究對(duì)象,采用四氫呋喃(THF)、二硫化碳(CS_2)等有機(jī)溶劑,鹽酸(HCl)、二氧化氯(ClO_2)等無機(jī)溶劑對(duì)煤樣進(jìn)行改造,萃取/溶出煤中的部分無機(jī)物或有機(jī)小分子,改善煤的孔隙性,借助于現(xiàn)代測試手段,對(duì)比分析溶劑作用前后構(gòu)造煤的孔隙結(jié)構(gòu)、親水性和擴(kuò)散特性的變化規(guī)律,以揭示溶劑作用對(duì)甲烷擴(kuò)散特性的影響機(jī)理。研究表明:(1)隨著煤體的破壞程度增加,萃取/溶出率有增大的趨勢。(2)與原煤相比,有機(jī)溶劑萃取后的煤樣比表面積有增大的趨勢,而碎粒煤和糜棱煤經(jīng)無機(jī)溶劑(HCl和ClO_2)作用后比表面積減小。針對(duì)不同孔徑段孔隙,與原煤相比,不同溶劑作用后過渡孔的比表面積基本無變化,微孔和中孔的比表面積變化有較大差異。(3)對(duì)于原煤而言,隨著煤體的破壞程度增加,孔隙體積分形維數(shù)(D_A)呈現(xiàn)增大的趨勢,而孔隙表面分形維數(shù)(D_B)變化不明顯。有機(jī)溶劑作用后,D_A隨著煤體的破壞程度的增加有增大的趨勢,但D_B的變化趨勢不明顯;無機(jī)溶劑萃取后,隨著煤體的破壞程度增加,D_A呈減小趨勢,D_B有增大的趨勢。當(dāng)煤體結(jié)構(gòu)相同,有機(jī)溶劑處理后D_A整體呈減小的趨勢,無機(jī)溶劑處理后,碎裂煤和糜棱煤的D_A顯著減小;不同溶劑處理后D_B無明顯變化趨勢。(4)溶劑作用前后,甲烷擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散量隨著煤體的破壞程度增加而增大,當(dāng)煤體結(jié)構(gòu)相同,不同溶劑萃取/溶出前后甲烷擴(kuò)散量和擴(kuò)散系數(shù)的大小關(guān)系為:CS_2原煤THFClO_2HCl。(5)溶劑改造后煤的甲烷擴(kuò)散性主要受孔隙結(jié)構(gòu)和潤濕性影響�；谌軇┳饔们昂竺旱目紫督Y(jié)構(gòu)、擴(kuò)散性能、潤濕性的變化規(guī)律,深入分析煤中可溶組分對(duì)其孔隙結(jié)構(gòu)、潤濕性的作用機(jī)理,進(jìn)而揭示可溶組分對(duì)甲烷在煤中擴(kuò)散的影響機(jī)理。研究成果可豐富和完善煤層氣儲(chǔ)層改造理論,制定有針對(duì)性的煤層氣抽采方案具有理論意義。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD712
【圖文】：

技術(shù)路線圖

霍爾辛赫礦區(qū)構(gòu)造綱要圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2733170