煤田地质与勘探

作者：秦雷, 王平, 李树刚, 王辉, 刘鹏飞, 李嘉伟, 林海飞,

关键词：液态CO₂, 高温水蒸气, 冷热冲击, 渗透率, 瓦斯抽采,

目的为解决液态CO2煤层增透技术应用时煤层内部孔隙水受冷凝结为冰阻塞瓦斯运移通道这一问题，提出液态CO2−高温水蒸气冷热循环冲击煤体增透技术。方法利用低场核磁共振仪、煤岩渗透率自动测试仪、接触角测试仪和三维CT扫描仪分析液态CO2−高温水蒸气冷热循环冲击煤体渗透率演化规律。结果和结论结果表明：(1)液态CO2−高温水蒸气冷热循环冲击煤体T2曲线面积随冷热循环冲击次数增加而增加。(2)煤体渗透率增量与液态CO2−高温水蒸气冷热循环冲击次数指数相关，循环冲击次数增加，煤体渗透性和润湿性均增强。(3)液态CO2−高温水蒸气冷热循环冲击次数达到12次时，渗流孔体积比例增加23.57%，渗透率增加0.009 3×10−3 μm2，接触角减小39.45°。(4)煤体渗透性与渗流孔体积比例、接触角相关，渗流孔体积比例与煤体渗透率正相关，接触角与煤体渗透率指数相关。基于实验研究结果，利用COMSOL软件数值模拟低温液态CO2−高温水蒸气冷热循环冲击煤层工程现场应用。依据试验结果确定恢复到室温25 ℃时的有效作用半径为0.7198 m，以此数据模拟矿井煤层瓦斯抽采，结果显示煤层温度与瓦斯抽采效率成正比。试验及模拟结果揭示了液态CO2−高温水蒸气冷热循环冲击煤体增透技术的现场钻孔布置及瓦斯抽采运移规律，为该技术下一步现场应用提供参考。

来源：2024年第9期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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