基于低場核磁共振的液氮凍融對不同煤階煤體物性改造的部分案例

利用低場核磁共振技術(shù)，開展關(guān)于液氮凍結(jié)時間，凍融循環(huán)，煤體含水率和煤變質(zhì)程度對凍融煤體物性改造規(guī)律的探索試驗(yàn)。

4種凍融變量對凍融煤體的孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙度和滲透率均具有不同的改造規(guī)律。

其中凍融循環(huán)次數(shù)對煤體物性的改造尤為明顯。

液氮對不同煤階煤體物性的改造規(guī)律受煤體初始孔隙度影響，一般情況下，改造效果為：

　　褐煤＞無煙煤＞煙煤

以期獲得凍融變量對煤體孔隙結(jié)構(gòu)和滲透率等物性參數(shù)的影響規(guī)律，為煤儲層的液氮循環(huán)壓裂技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持。

低場核磁共振技術(shù)在地質(zhì)與礦業(yè)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景和推廣價值，有望成為地礦領(lǐng)域的常規(guī)化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備。

上一節(jié)介紹了甲烷分子的直徑一般介于0.34~0.37nm，并且煤體中的絕大部分甲烷分子都吸附在小于10nm的孔隙中，在圖1所述的方法中，核磁共振具有較大的孔徑測試范圍，且核磁共振技術(shù)具有無損性和測試的高效性。因此核磁共振技術(shù)能更加精確地表征煤體中甲烷吸附和滲流空間。

部分案例分享

圖1 液氮凍結(jié)處理60min后煤體的T2譜和孔隙度測試結(jié)果

圖2 煤的變質(zhì)程度對液氮凍融孔隙影響的對比圖

　　圖3不同凍融變量對煤體孔隙度（有效孔隙度和殘余孔隙度）的影響規(guī)律

　　圖4不同凍融變量對孔隙度比例和滲透率的改造

結(jié)論：

發(fā)現(xiàn)液氮凍結(jié)時間對煤體孔隙度和滲透率的改造有限，隨著時間的增加，改造作用越來越??；

凍融循環(huán)次數(shù)對孔隙結(jié)構(gòu)影響巨大，尤其是瓦斯?jié)B流孔隙，對孔隙度和滲透率的改造則隨著凍融次數(shù)逐漸增加，對形成良好的抽采條件具有很大的促進(jìn)作用；

煤體含水率越大煤體增透效果也越好，但是受到煤體飽和含水率的限制；

煤階不同對液氮增透效果也不同，主要受煤體初始孔隙度影響，一般情況下，增透效果：褐煤＞無煙煤＞煙煤。
　　

文章來源：

Lei Qin, Cheng Zhai, Shimin Liu, Jizhao Xu, Guoqing Yu, Yong sun. Changes in the petrophysical properties of coal subjected to liquid nitrogen freeze-thaw-A nuclear magnetic resonance investigation. Fuel, 2017(194):102-114.