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将CO2注入深部煤层不仅具有驱替煤层气产出的特征,还可实现温室气体地质封存。适合CO2-ECBM的煤储层一般埋藏较深,导致CO2注入煤层后多以超临界状态存在。超临界状态下CO2能抽提出煤中有机小分子,改变煤的孔裂隙结构,进而造成煤储层渗透性特征发生改变。本文选取鄂尔多斯盆地东缘河东煤田的5套煤样,在实验室条件下进行Sc-CO2抽提实验。基于压汞法、核磁共振及渗透率实验分析Sc-CO2抽提前后煤中孔隙结构及其渗透性特征,解析Sc-CO2抽提对孔隙结构和渗透性改造的一般规律。耦合孔裂隙改造和渗透率改变的内在联系,阐释Sc-CO2抽提煤渗透率变化机理。通过研究得到如下认识:(1)采用压汞法测试煤中孔隙结构,发现Sc-CO2抽提作用后,煤样总孔容和总比表面积均有不同程度的增大;就阶段孔而言,微孔、中孔和大孔孔容整体增大,过渡孔孔容有增有减;微孔、中孔和大孔比表面积整体增大,过渡孔比表面积有增有减。经Sc-CO2抽提以后,5套样品的压汞滞后环均有不同程度的削减,表明煤中的半封闭孔被打开,孔隙连通性得到改善。同时发现,Sc-CO2抽提作用对煤中孔隙结构的改造受煤级控制;认为Sc-CO2抽提作用对煤孔隙结构的改造表现为增孔和扩孔两种效应,增孔效应在微孔和过渡孔阶段表现显著,扩孔效应在中孔和大孔阶段表现显著。(2)采用核磁共振技术测试煤样孔隙度,发现Sc-CO2抽提作用后,煤样总孔隙度均有不同程度的增大;就阶段孔隙度而言,微孔、中孔和大孔孔隙度整体增大,过渡孔孔隙度整体减小。总孔隙度变化量与煤级之间无明显关系,过渡孔孔隙度变化量随煤级升高先减小后增大,中孔孔隙度变化量随煤级升高不断增大,微孔和大孔孔隙度变化量随煤级升高无明显演变规律。该结果与压汞数据相互佐证,进一步论证了Sc-CO2抽提作用对孔隙结构的改造作用。(3)研究发现Sc-CO2抽提作用后煤样渗透率均有不同程度增加,且以第二次煤化作用跃变点为分界。即在第二次煤化作用跃变之前,渗透率增加量随煤级升高有微弱减小;在第二次煤化作用跃变之后,渗透率增加量随煤级升高而增大。(4)耦合分析了Sc-CO2抽提煤渗透率改变量与孔隙结构和孔隙度改造的关系。研究表明Sc-CO2抽提煤渗透率改变量与大孔孔容和中孔孔隙度之间存在很好的正相关关系,认为Sc-CO2抽提主要通过改造大中孔结构实现对渗透率的控制,佐证了气体在过渡孔中的运移以扩散为主,在大中孔中则以渗流为主,从微观测度阐释了Sc-CO2抽提煤渗透性演变。