【摘 要】
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CO2相变致裂（CO2PTF）煤层,作为一种新兴的增透消突方法,具有安全性能高、避免了水力化措施的负面效应等独特的技术优势。致裂后,煤的孔裂隙结构会发生变化,但是,以往研究主要集中在CO2致裂煤层宏观裂隙的变化特征,而对于微观孔裂隙的变化以及增渗特征缺乏系统的研究。鉴于此,在借鉴前人已有成果的基础上,以平顶山八矿煤样为研究对象,综合采用煤样基础参数分析、孔-裂隙结构参数测试分析和分形维数表征、渗透
【基金项目】
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国家科技重大专项:井下长钻孔气相压裂和地面井多缝压裂增透煤层气高效抽采技术研究与示范（2016ZX05067006-002）； 国家自然科学基金（42002185）；
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CO2相变致裂（CO2PTF）煤层,作为一种新兴的增透消突方法,具有安全性能高、避免了水力化措施的负面效应等独特的技术优势。致裂后,煤的孔裂隙结构会发生变化,但是,以往研究主要集中在CO2致裂煤层宏观裂隙的变化特征,而对于微观孔裂隙的变化以及增渗特征缺乏系统的研究。鉴于此,在借鉴前人已有成果的基础上,以平顶山八矿煤样为研究对象,综合采用煤样基础参数分析、孔-裂隙结构参数测试分析和分形维数表征、渗透率测试分析等研究方法,基于煤岩学、瓦斯（煤层气）地质学、物理化学、热力学和数值分析等学科理论,探索研究不同CO2相变致裂压力下煤的裂隙-孔隙演化规律以及增渗特征。主要取得了以下认识:（1）经过120MPa、150MPa、185MPa致裂压力冲击后,煤表面裂隙拍照与扫描电镜形态观察显示,随着致裂压力的增大,煤的破碎程度越高。工业CT测试与裂隙分形维数统计分析结果显示,煤内部裂隙体积分数变化率与致裂压力呈线性正相关,裂隙体积分数变化率分别为397.62%、2587.50%、3933.33%;致裂后煤裂隙分形维数增大且与致裂压力呈正相关。（2）高压压汞（HPMI）、低温液氮吸附（LTLNA）、CO2吸附（CDA）孔隙参数测试与孔隙分形维数分析结果显示,煤孔隙平均孔径随致裂压力增大而增大。致裂后煤孔隙孔容、比表面积,在2-100nm范围内明显降低,孔容变化与致裂压力呈负相关;在孔径＞100nm范围内增大,孔容变化与致裂压力呈正相关。致裂后煤2-50nm、100-10000nm孔隙的分形维数明显降低,与致裂压力呈现明显的负相关;50-100nm孔隙分形维数大于3,可能由于压汞实验高压段引起煤基质压缩造成的。＜2nm的孔隙孔容、比表面积、孔隙结构参数（ρ、v）、分形维数均无明显变化,推测CO2相变致裂对＜2nm孔隙无明显改造作用。（3）渗透率测试结果显示,致裂前后渗透率随气源压力的增加呈正指数增加,随平均有效应力增加呈负指数降低。致裂后煤渗透率明显增大,并且煤的渗透率变化率与致裂压力呈现明显正指数相关。此项研究对完善CO2相变致裂煤层增透消突机理具有重要的理论意义。图57幅,表17个,参考文献132篇
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