徐吉钊：基于低场核磁共振技术的液态CO2循环致裂煤体孔隙特征演化规律

2021-12-22 04:42:17, 煤炭学报苏州纽迈分析仪器股份有限公司

本文转自煤炭学报，内容略有改动

创新点

自主研发了液态CO₂循环致裂试验平台，基于低场核磁共振弛豫技术分析了液态CO₂循环作用煤体孔裂隙结构演化规律，结合几何分形理论探讨了孔隙几何参数与分形维数之间的相关关系，揭示了液态CO₂循环作用促进煤体多尺度孔裂隙结构的扩容及延伸，定量表征了裂隙贯通性和渗透特性的时空演化规律。

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基于低场核磁共振技术的液态CO₂循环致裂煤体孔隙特征演化规律

作者：徐吉钊^1,2，翟成^1,2，桑树勋^3,4，孙勇^1,2，丛钰洲^1,2，郑仰峰^1,2，唐伟^1,2

单位：1.中国矿业大学煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室;2.中国矿业大学安全工程学院;3.中国矿业大学资源与地球科学学院;4.中国矿业大学煤层气成藏与地质过程教育部重点实验室

背景

瓦斯高效智能抽采是有效防治煤层瓦斯突出、保障煤矿安全开采的重要举措，而煤层高瓦斯含量、低孔渗性及复杂地质结构往往成为制约煤矿集约化开采的主要影响因素。作为一低温惰性压裂液，BULLEN和LILLIES提出利用纯100%液态CO₂流体代替压力水致裂煤层来提高气体产量，可极大地减少水资源的消耗量。美国圣胡安盆地于1995—2001年期间开展了大规模的液态CO₂注入煤层工程试验，其中约3.36×10⁵ｔ的CO₂介质注入4口井内，提高了气体抽采效率。2010年沁水盆地的ＳＸ－００１井注入CO₂试验结果表明，注入后的产气率是注入前的2.45倍。针对液态CO₂循环作用煤体多尺度孔裂隙结构的变化表征，现有研究大多局限于尺寸效应和孔隙表观特征参量的研究，而基于核磁弛豫特征的CO₂作用煤体的孔隙分形特征演化规律研究较少。

摘要

煤层低孔渗特征成为制约瓦斯高效率抽采的主要瓶颈，现多采用强化致裂增透技术来改造煤储层孔隙结构，旨在提高煤体渗透率。液态循环致裂能够通过循环热应力、相变致裂及疲劳损伤的耦合效应协同致裂煤体，可联合低场核磁共振技术实现煤体孔裂隙结构的定量表征，而基于核磁共振技术对液态循环作用煤体孔隙的几何特征演化规律研究较少。

基于自主研发的液态

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统计分析液态

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循环作用能够促进煤基质内多尺度孔裂隙结构的扩容及延伸，裂隙间的贯通率和渗透特性大幅提升。

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不同循环参量作用下煤样的核磁渗透率变化

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2021年发过徐老师及煤炭相关文章，请查看：

01	● 液态CO2循环致裂对煤岩的非等温作用研究
	► 中国矿业大学徐吉钊老师

02	●低场核磁为煤炭开采与安全生产插上翅膀
	►访中国矿业大学阚甲广副教授，翟成教授团队的孙勇博士

03	● 煤芯气-液两相流过程水分布的透明化呈现
	► 中国石油大学（北京）薛东杰教授团队

作者简介

徐吉钊，男，1992年6月生，山东单县人，中共党员，博士（后），中国矿业大学讲师，硕士生导师，江苏省科技副总，江苏省林柏泉劳模创新工作室和中国矿业大学“科研先进集体”主要成员，兼任《中国矿业大学学报》中青年编委、中国岩石力学与工程学会会员，担任Fuel、International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences等国内外高水平期刊审稿人。近年来主持国家自然科学基金青年项目1项、中国博士后基金1项、中国矿业大学“启航计划”基金及中央高校基本科研业务费等多项，参与国家杰出青年基金和国家自然科学基金项目等3项以及企业委托项目多项。发表论文40余篇，其中以第一或通讯作者在《煤炭学报》、《Energy》、《Fuel》、《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》等国内外高水平期刊上发表论文16篇。获江苏省科学技术二等奖1项、中国煤炭工业协会科学技术一等奖1项、授权国家发明专利7件（排名第2）。

研究方向

矿井瓦斯灾害防治与利用、CO₂强化煤层气抽采、多孔介质流体流动、核磁共振精准检测

主要成果

主要致力于矿井瓦斯灾害防治理论与技术的研究，取得了多项创新性成果。还原了循环作用煤体表观非均匀传热行为，阐明了煤体基质颗粒的热力响应各向异性规律，确立了循环作用煤体孔裂隙结构演化与核磁弛豫特征的对应关系，定量表征作用煤体孔裂隙贯通能力，研究了基于核磁弛豫特征的作用煤体孔隙几何分形特征，促进基质内多相流体可视化。在煤矿瓦斯灾害防治技术方面，获得多项专利，为煤矿高效、安全生产提供了有力的技术保障。

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