本文通過對我國主要含煤盆地（準(zhǔn)噶爾盆地、鄂爾多斯盆地和沁水盆地）的52個煤礦的煤巖樣品,開展了煤巖組分和孔滲測試、低溫氮氣吸/脫附和壓汞實驗以及場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）分析等實驗工作,同時實施了煤樣聚焦離子束-場發(fā)射掃描電鏡（FIB-SEM）納米孔三維定量表征實驗,X射線微米CT（μ-CT）孔裂隙三維定量表征實驗和煤巖熱重-質(zhì)譜結(jié)合掃描電鏡（SEM）分析等開創(chuàng)性實驗以及相應(yīng)的數(shù)值模擬工作。研究了不同煤級煤儲層多尺度孔裂隙的演化規(guī)律和非均質(zhì)性特征,構(gòu)建了多尺度孔隙約束下的煤層氣多孔擴(kuò)散模型,分析了孔裂隙非均質(zhì)性與滲透率的耦合關(guān)系,以及古交區(qū)塊煤儲層含氣性和控氣模式。主要成果和認(rèn)識如下:（1）綜合利用多種方法定量表征并闡明了不同煤級煤儲層吸附孔（<100 nm）、滲流孔（>100 nm）以及微裂隙的形態(tài)、大小和孔徑分布等發(fā)育特征和形成機(jī)理,同時利用FIB-SEM和μ-CT技術(shù)對不同尺度孔裂隙的三維空間發(fā)育特征進(jìn)行了分析,構(gòu)建了煤儲層多尺度孔裂隙系統(tǒng)的二維-三維定量表征技術(shù)體系。（2）引入不同的分形數(shù)學(xué)模型,闡明了孔裂隙形態(tài)非均質(zhì)性、吸附孔和滲流孔的孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性特征,揭示... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

我國天然氣生產(chǎn)量和消費量以及進(jìn)口量（改自《2016-2022年中國天然氣行業(yè)市場

圖 1-2 煤儲層孔裂隙分類與定量表征方法（改自劉大錳等，2015）1）流體注入法流體注入技術(shù)主要采用液體以及 CO2和 N2等吸附性氣體在不同壓力條件下注入實驗樣品并記錄注入量或吸附量，然后利用不同的方法計算煤樣孔徑分布、孔體積和比表面積等。通常在煤儲層孔裂隙特征研究中，多采用 CO2/低溫 N2吸附法和壓汞法結(jié)合對煤儲層孔裂隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量表征，探討孔隙比表面積、孔體積以及孔徑分布特征，同時基于不同數(shù)學(xué)模型，對不同尺度孔裂隙的分形特征進(jìn)行研究（Clarkson and Bustin，1999a；陳萍和唐修義，2001；琚宜文等，2005；降文萍等，2011；薛光武等，2011；Yao et al., 2008，2009a；Cai et al., 2011；曾凡武等，2013；Li et al., 2015，2016；Zhao et al., 2016；Zhu et al., 2016；Fu et al.,2017；Hou et al., 2017）�；诓煌杭壝簝映Ｒ�(guī)和恒速壓汞實驗分析結(jié)果，Yaoet al（.2010，2012）首次通過對核磁共振弛豫時間的分析，建立了煤儲層孔隙度、

以準(zhǔn)噶爾盆地南緣含煤區(qū)、鄂爾多斯盆地東緣含煤區(qū)以及沁水盆地中部西山煤田和陽泉礦區(qū)為重點研究地區(qū)，對 52 個煤礦進(jìn)行系統(tǒng)地煤樣采集和描述，獲得大塊煤樣（約 40×40×40 cm3）共 125 塊，根據(jù)不同實驗要求制備成不同的試樣。論文依照研究內(nèi)容，分五個部分開展研究：① 低、中、高煤級煤樣的煤巖基礎(chǔ)參數(shù)測試，如鏡質(zhì)體反射率、顯微組分分析、工業(yè)分析、氣測孔隙度和滲透率實驗等；②煤儲層多尺度孔裂隙定量表征實驗，涉及低溫 N2吸附和壓汞孔裂隙演化研究、FESEM 孔裂隙形態(tài)演化研究、FIB-SEM 納米孔三維空間分布特征研究以及 μ-CT 的微米孔裂隙演化特征研究等；③煤儲層多尺度孔裂隙非均質(zhì)性研究，引入分形數(shù)學(xué)模型，定量分析煤儲層多尺度孔裂隙非均質(zhì)性特征；④多尺度孔裂隙約束下的煤層氣擴(kuò)散-滲流特征研究，構(gòu)建多孔擴(kuò)散模型并應(yīng)用于現(xiàn)場解吸實驗，分析孔裂隙非均質(zhì)性對滲透性的控制，建立孔裂隙非均質(zhì)性與滲透率變化的耦合關(guān)系；⑤以西山區(qū)塊為例，重點剖析煤儲層含氣性分布規(guī)律，闡明其地質(zhì)控制機(jī)理，提出控氣模式。本研究所采用的技術(shù)路線如圖 1-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3573624