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高阶煤煤层气吸附及流动过程的分子动力学模拟研究

殷婷婷

中国地质大学(北京)

摘要：煤储层作为典型的非均质有机岩层,其孔隙结构的发育特征对煤层气的储集和运移过程起到了关键的控制作用。目前,国内外在煤储层孔隙结构的定量分析技术及内部流体运移的实验测试手段上已发展趋于成熟。但对于沁水盆地高阶煤储层而言,受岩浆热液作用影响,热演化程度高,大孔径和裂隙部分的发育程度低,针对于在孔隙结构中占据主体地位的纳米级吸附孔隙部分的多尺度精细研究还需进一步完善。本文以沁水盆地14个煤矿的高阶煤样品为研究基础,引入了低温核磁冻融（NMRC）新型实验方法,并结合了场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、聚焦离子束扫描电子显微镜（FIB-SEM）、CO₂/N₂吸附/解吸实验和低场核磁共振（NMR）等多组常规实验手段,完成了高阶煤储层纳米级孔隙结构及其演化特征的综合性精细评价;同时应用了微观尺度上的分子模拟技术,实现了非均质结构对内部煤层气分子吸附—流动过程的控制作用研究。以沁水盆地北部区块高阶煤层气储层为主体研究对象,从镜下直观观测和定量化物理数据分析两方面对纳米尺度孔隙系统进行了二维和三维空间上的结构和成因分析;阐明了半无烟煤至无烟煤跃变过程中孔隙结... 更多

关键词：

煤层气; 纳米孔隙结构; 分形维数; 分子模拟技术; 扩散系数;