[發明專利]一種低滲透煤層多尺度微觀孔隙結構精細表征方法

在審

• 申請號: 202011626796.3
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112577881A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 汪東;史興旺;郭建行;張志榮;劉梅華;劉桂鳳;李海濤;王栓林;王曉彬;胡晉林
• 申請（專利權）人: 煤炭科學技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N24/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 宋合成

本發明公開了一種低滲透煤層多尺度微觀孔隙結構精細表征方法，其中包括：a、對煤礦樣品分別進行高壓壓汞實驗、低溫氮氣吸附實驗和核磁共振測試實驗；b、將高壓壓汞孔徑分布數據插入到低溫氮氣吸附孔徑分布曲線上，得到煤樣孔徑分布曲線；c、煤樣孔徑分布曲線轉化成煤樣累計分布曲線；d、將核磁共振測試實驗結果T2圖譜繪制成核磁累積分布曲線，對所述步驟c中煤樣累計分布曲線進行驗證；e、將最終累計分布曲線轉化成孔徑分布曲線，得到低滲透煤層煤樣多尺度孔隙半徑分布曲線。所述方法主要通過聯合表征煤層多尺度微觀孔隙結構，能反映低滲透煤層孔喉結構分布規律，更好的指導低滲透煤層及煤層氣的有效開發，減少開發成本，提高效率。

技術領域

本發明屬于煤與煤層氣開發技術領域，具體涉及一種低滲透煤層多尺度微觀孔隙結構

精細表征方法。

背景技術

目前對于煤層微觀孔隙結構測試的方法較多，主要包括掃描電鏡、CT掃描、低溫氮氣吸附、高壓壓汞、核磁共振等技術，眾多研究學者針對煤層孔隙結構也開展了大量的研究。但低滲透煤層由于其孔喉結構差，分均質性強的特點，孔隙結構的定量精確化表征長期以來是研究的重點和難點問題。

現階段對低滲透煤層孔隙結構表征主要采取的測試技術包括流體滲入技術、圖像觀測技術、小角度X射線散射技術以及核磁共振技術等。流體滲入技術主要是采用與所測試件潤濕程度相反的流體，將其在不同的壓力下注入所測試件，進而通過注入壓力、注入量等參數通過公式計算得到試件內部孔隙結構的過程。針對煤樣，通常注入的流體包括汞、氮氣、二氧化碳、甲烷氣等，常見的方法包括壓汞法和低溫氮氣吸附法。圖像觀測技術主要是利用電子顯微鏡等透射技術對試件進行觀察并獲取圖像，運用計算機、專用軟件等手段對圖像進行分析處理得到其內部孔隙結構的方法，掃描電鏡和CT掃描是目前最常見的2種圖像觀測技術。小角度X射線散射技術主要是利用X射線探測核散射截面變化及電子密度的變化通過專用軟件推導得到試件的孔徑分布、組成成分等相關信息。該方法常用于表征結構簡單、成分單一的試件，對低滲透煤層的測試誤差較大。核磁共振技術主要是通過測量被測試件孔隙結構內部流體的T2弛豫時間來計算其孔徑分布的，目前也被廣泛應用于低滲透煤層孔隙結構的表征。

廣大學者針對低滲透煤層孔隙結構的測試開展了大量的實驗，但由于各測試實驗方法的原理不同，識別精度也不同，對于低滲透煤層多尺度孔隙結構的表征仍存在困難，如低溫氮氣吸附孔喉半徑有效測試精度在1-25nm之間，能夠精細刻畫納米級孔隙分布，但有效范圍窄，跳躍性大；高壓壓汞孔喉半徑有效測試精度在1.8nm-500μm，可較大范圍反應孔隙分布情況，高壓壓汞易造成人工裂隙，測試微小孔隙誤差大。大部分研究學者的主要目標是如何提高該單一測試技術表征范圍內的測試精度，如將CT掃描測試從微米級別提高到納米級別，將掃描電鏡的放大倍數不斷提高等，但僅靠單一測試方法仍難以完全表征低滲透煤層的多尺度孔隙結構，必須具有針對性，注重多種測試技術手段的篩選組合，充分利用各測試技術手段的優勢，形成具有指導意義的組合模式。

發明內容

本發明是基于發明人對以下事實和問題的發現和認識做出的：目前的測試方法存在有效范圍窄，或誤差大，單一測試方法難以準確表征低滲透煤層的孔隙結構。

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明實施例提出一種低滲透煤層多尺度微觀孔隙結構精細表征方法，在目前單一測試技術表征煤層孔隙結構的基礎之上，通過多種測試實驗技術相結合的方法，研究了低滲透煤層多尺度微觀孔隙結構精細表征方法。該精細表征方法能反映低滲透煤層孔隙結構，更好的指導低滲透煤層及煤層氣的有效開發，減少開發成本，提高效率。

根據本發明實施例的一種低滲透煤層多尺度微觀孔隙結構精細表征方法，其中，包括以下步驟：

a、對煤礦樣品分別進行高壓壓汞實驗、低溫氮氣吸附實驗和核磁共振測試實驗，分別得到孔徑分布數據；