中阶构造煤等温吸附/解吸特征及机理

• 作者: 王琳琳 龙正江 朱冠宇
• 学科: 地球科学
• 关键词: 中煤级 构造煤 吸附/解吸 变形程度 化学结构
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 非常规油气沉积学
• 页码范围: 60-72
• 页数: 12页
• 分类号: P618.11
• 语种: 中文
• DOI: 10.14027/j.issn.1000⁃0550.2020.086

摘要

选择四个不同变形程度的中阶煤样品作为研究对象，通过开展煤样的等温CH4吸附/解吸实验、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)测试分析，研究了构造煤等温吸附/解吸性随煤变形程度的演化特征及其地球化学机理。结果表明，构造煤等温CH4吸附和解吸曲线随压力升高均呈现先快速增大后逐渐稳定的变化趋势，符合I型等温线特征，且均满足Langmuir模型，Langmuir体积随煤变形程度的增强总体呈增大的变化趋势，吸附/解吸迟滞程度则规律性降低。随煤变形程度的增强，芳香层面网间距呈逐渐减小的趋势，单元延展度则逐渐增大，单元堆砌度和堆砌层数表现出阶段性变化，煤晶核横向上的应力敏感性比纵向上强，受构造变形的控制更为明显；芳核C=C骨架呈明显增大趋势，芳环缩合程度较原生结构煤有所增高，而部分脂族类结构和C=O结构呈现规律性地降低。在构造煤变形过程中，煤芳构结构重排、大分子结构定向化程度升高、有序度增加，这种煤晶核短程有序性的增加有助于提高煤对CH4分子的吸附作用力，同时构造应力主要通过影响大分子结构侧链和含氧官能团的变化控制其吸附性。