[發(fā)明專利]一種定量表征煤中開放孔含量的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010101568.8
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111521534B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊兆彪;張爭光;秦勇;游振江;趙俊龍;李庚;周斌揚
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧道花

本發(fā)明公開了一種定量表征煤中開放孔含量的方法，包括以下步驟：步驟1：對采集的煤樣進(jìn)行壓汞法試驗，并得到相應(yīng)的壓汞法滯后環(huán)面積和進(jìn)汞、退汞曲線；步驟2：同步對采集的煤樣進(jìn)行低溫液氮吸附/解吸試驗，并得到相應(yīng)的低溫液氮吸附/解吸滯后環(huán)面積和吸附/解吸曲線；步驟3：根據(jù)步驟2中得到的低溫液氮吸附/解吸曲線的滯后環(huán)類型，區(qū)別開放孔類型煤樣或墨水瓶孔類型煤樣；步驟4：根據(jù)步驟3中煤樣孔隙類型區(qū)別結(jié)果以及相對應(yīng)孔徑，表征相對應(yīng)孔徑的煤的開放孔含量。本專利能夠完整、準(zhǔn)確的識別煤中開放孔的含量，并可以應(yīng)用于其他非常規(guī)天然氣儲層，比如頁巖氣儲層、砂巖氣儲層等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤巖開放孔測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種定量表征煤中開放孔含量的方法。

背景技術(shù)

中國煤層氣資源量豐富，僅次于俄羅斯和加拿大。高效開采煤層氣，對保證煤礦安全生產(chǎn)，改善我國能源結(jié)構(gòu)，具有重要的現(xiàn)實意義。煤作為一種復(fù)雜的多孔有機介質(zhì)，是煤層氣賦存的載體以及運移的通道，對煤層氣富集和開發(fā)具有顯著的影響。煤中有效孔隙包括開放孔和半封閉孔兩種基本類型，根據(jù)進(jìn)汞/退汞曲線和低溫液氮吸附/解吸的“孔隙滯后環(huán)”特征，可對孔隙的連通性及其基本形態(tài)進(jìn)行定性評價。

開放孔具有明顯的滯后環(huán)特征，滯后環(huán)肥大，表明開放孔越多，連通性越好，而半封閉孔則不具有滯后環(huán)特征。但是有一種特殊的半封閉孔—墨水瓶孔(或細(xì)頸瓶孔)，由于瓶頸和瓶腔的進(jìn)汞/退汞壓力和吸附/解吸壓力不同，也可形成明顯的滯后環(huán)特征(傅學(xué)海等，煤層氣地質(zhì)學(xué)[M]，2007；近藤精一等，吸附科學(xué)[M]，2006；Chen et al.，Porositychanges in progressively pulverized anthracite subsamples:Implications forthe study of closed pore distribution in coals，2018；Wang et al.,Porestructure characteristics of low-and medium-rank coals and their differentialadsorption and desorption effects，2018；Zhang et al.,Segmentationof multi-coalseam pore structure in single well profile and its sedimentary control:a casestudy of Well Y1 inPanguan syncline,western Guizhou,China,2019)。Chen et al.(2018)針對低溫液氮吸附/解吸的滯后環(huán)特征，提出了遲滯系數(shù)來表征開放孔含量。Zhanget al.(2019)在此基礎(chǔ)上提出了修正的遲滯系數(shù)，并基于壓汞法和低溫液氮吸附/解吸測試數(shù)據(jù)，分別計算了壓汞法和低溫液氮吸附/解吸的遲滯系數(shù)。但是二人的研究局限于單個壓力下遲滯系數(shù)的計算，并不能定量表征滯后環(huán)的全部面積；而且在計算過程中未考慮注汞壓力對煤基質(zhì)的壓縮作用和低溫液氮吸附曲線的變化規(guī)律，導(dǎo)致計算的數(shù)據(jù)不能完整、真實的反映煤中開放孔的含量。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明考慮了注汞壓力對煤基質(zhì)的壓縮作用和低溫液氮吸附曲線的變化規(guī)律，并結(jié)合壓汞試驗和低溫液氮吸附/解吸試驗數(shù)據(jù)，采用逐段積分的方法，求取滯后環(huán)面積，準(zhǔn)確表征煤中孔徑介于2.75-10000nm的開放孔含量。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種定量表征煤中開放孔含量的方法，包括以下步驟：

一種定量表征煤中開放孔含量的方法，包括以下步驟：

步驟1：對采集的煤樣進(jìn)行壓汞法試驗，并得到相應(yīng)的進(jìn)汞、退汞曲線和壓汞法滯后環(huán)面積；

步驟2：同步對采集的煤樣進(jìn)行低溫液氮吸附/解吸試驗，并得到相應(yīng)的低溫液氮吸附/解吸試驗曲線和滯后環(huán)面積；

步驟3：根據(jù)步驟2中得到的低溫液氮吸附/解吸曲線的滯后環(huán)特征，區(qū)別開放孔類型煤樣或墨水瓶孔類型煤樣；