基于NMR的煤体孔隙结构表征及气液两相渗流研究

煤矿开采逐渐走向深部,深部煤岩体表现为复杂的孔隙结构及低渗透特性,因此正确认识气体与水在煤岩等低渗岩土介质中的渗透规律、表征煤岩孔裂隙结构网络对于深部开采具有重要意义。核磁共振在研究煤岩孔隙结构和渗流路径方面具有快速无损的特征。为研究深部煤体在氮气驱水与渗流过程中的流体运移和分布,以及深部煤体原始状态与各级围压状态下的煤体内部孔隙的分布情况,对平煤十二矿己15-31030工作面圆柱形煤样试件分别进行了称重、烘干、饱水,在不同驱替压力下对试件进行了氮气驱水与渗流状态下的核磁共振CPMG序列测试和核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)成像检测,对饱水试样进行了变围压状态下的核磁共振CPMG序列测试。得到了煤样的横向弛豫时间T 2谱、一维频率编码和NMR成像图,并进行了结果分析。分析结果表明,煤体随着围压的增加,其孔隙率并不是单调变化,而是先增加再减小最后趋向于不变,其吸附孔数量变化规律趋近孔隙率的改变;氮气驱水能驱掉运移孔中的水分,对于渗透孔及以下级别孔隙中的总含水量影响不大;通过核磁共振CPMG序列计算得到煤体孔隙率演化图形。NMR成像结果表明,深部煤体大多无散布大孔隙,且小孔隙分布较均匀。