CO2注入下煤层结构演变：深部无烟煤与焦煤模拟实验

在"深部煤层CO2注入过程中煤体积参数变化的模拟实验"这篇论文中，作者深入探讨了将二氧化碳(CO2)注入煤炭储层时对煤炭物理性质的影响。研究主要集中在山西沁水盆地寺河矿的无烟煤和新源矿的焦煤样本上，这些煤炭是深部开采的重要资源，其内部的孔隙结构对CO2的存储和甲烷的抽取效率具有决定性作用。 CO2注入的过程通过模拟实验得到了细致的观察。实验结果显示，CO2能够溶解煤中的矿物质，这一过程称为溶蚀，导致连通孔隙体积显著增加。这种孔隙体积的增长不仅源于矿物质的溶解，更关键的是由于有机质在CO2的作用下发生膨胀。尽管矿物质溶蚀对总体孔隙体积变化的贡献相对较小，但它促使了许多原本封闭的孔隙转变为连通孔隙，特别是那些直径大于40微米的大孔隙，其体积增益最为明显。 然而，有机质的膨胀效应不容忽视，它在一定程度上挤压了煤体内的孔隙，可能影响煤体的连通性和渗透性，这对CO2的长期储存和甲烷的抽取效率具有潜在的负面影响。此外，研究还强调了煤级（即煤的类型，如无烟煤和焦煤）以及模拟埋深条件对CO2注入后煤体结构改造作用的综合影响，这意味着不同的煤质和埋藏深度可能会导致不同的反应模式。 这项实验为理解深部煤层CO2注入过程中煤炭物理特性的变化提供了重要的实证依据，这对于优化CO2封存策略、提升能源利用效率以及环境保护具有重要意义。未来的研究可能进一步细化这些影响因素，以便更好地指导实际的开采和储存实践。