煤岩孔裂隙应力变形研究：核磁共振实验与理论分析

"基于核磁共振的煤岩孔裂隙应力变形特征" 本文是关于煤岩孔裂隙在应力作用下的变形特性的研究，利用核磁共振(NMR)技术进行了实验分析，并结合弯曲变形理论进行了理论探讨。研究的核心是了解煤岩在不同压力环境下的孔隙和裂隙结构变化，这对于理解和预测煤储层在开采过程中的行为至关重要。 实验设计了一系列不同的围压条件（0, 2, 4, 6, 8, 10 MPa），通过核磁共振实验获得了煤样的T2谱图，这些谱图能够反映不同孔径孔裂隙的特性。进一步，研究人员绘制了不同压力下不同孔径的孔裂隙核磁信号衰减率图，据此推导出了煤岩在应力作用下孔裂隙截面积弹性减小率的公式。 实验结果显示，煤岩孔裂隙的应力变形具有明显的差异性。在相同的围压下，裂隙的变化最为明显，其次是大中型孔隙，而微小孔隙的变化则相对较小。然而，在无烟煤样本中，不同孔径的孔裂隙应力变形差异并不显著。这表明孔径大小对于孔裂隙的应力响应有重要影响，孔径较大的孔裂隙在应力作用下的变形程度更剧烈。 理论分析进一步支持了这一观点，即在相同的应力作用下，孔径越大，孔裂隙的应力变形越严重。但值得注意的是，实验中通过加载围压引发的“被动式”变形与实际生产过程中因排水降压导致的“部分主动式”变形之间存在差异，这提示我们在实际应用中需要考虑这种差异可能带来的影响。 关键词：核磁共振；孔裂隙；应力变形；煤储层 该研究揭示了煤岩在受压条件下的内部结构变化，对于提高煤层气开采效率、预防地质灾害以及优化矿井工程设计具有重要意义。通过深入理解孔裂隙的应力变形规律，可以更好地预测和控制煤储层的行为，从而促进能源开发的可持续性和安全性。