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作者：张黎明;林健云;司磊磊;赵琼祥;王沉;武国鹏;
单位：贵州大学矿业学院;贵州兴安煤业有限公司;
摘要：孔隙结构对煤层吸附甲烷的能力有显著影响，但目前对高阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附能力的影响研究较少。以贵州兴安煤业有限公司糯东煤矿高阶煤样为研究对象，采用低温N2吸附和低温CO2吸附试验，结合分形理论研究了高阶煤吸附孔的孔隙结构特征，并通过高压等温甲烷吸附试验，分析了煤储层物性、孔隙结构特征和分形维数对甲烷吸附能力的影响。结果表明：(1)高阶煤储层孔隙形态较为单一，多数为两端开放的平行板孔和狭缝型孔，微孔在煤的孔隙结构中占主导地位，其孔体积和孔比表面积占比均大于98%，为气体的富集提供了空间。(2)以不同孔径段的孔体积占比为权重计算高阶煤孔隙的综合分形维数，微孔分形维数在综合分形维数中占主导地位；煤样孔隙结构具有明显的分形特征，孔隙非均质性较强。(3) Langmuir模型能很好地描述高阶煤的吸附行为，煤储层物性、孔隙结构和分形维数对甲烷吸附能力影响显著，Langmuir体积与最大镜质体反射率、镜质组含量、灰分含量和水分含量呈线性正相关关系，与惰质组含量呈线性负相关关系；Langmuir体积与吸附孔的孔比表面积和孔体积均呈线性正相关关系，Langmuir体积与分形维数呈弱线性关系。研究结果可为黔西南地区高阶煤层气勘探开发及煤矿瓦斯灾害防治提供理论指导。
关键词：高阶煤;吸附孔;孔隙结构;气体吸附;孔径分布;分形特征
基金资助：贵州省科技支撑计划项目（黔科合支撑[2023]一般482）; 国家自然科学基金资助项目（52364010,52174072）
