Question

产出煤粉粒度分析

Answer 1

对比分析5号原生结构煤与11号原生结构煤在5MPa-5mL/min条件下产出的煤粉粒度分布,图5-19为5号原生结构煤在5MPa-5mL/min实验条件下产出的煤粉粒度分布曲线。5号原生结构煤产出煤粉粒度在1.0～2000μm范围内,粒度分布曲线呈双峰现象,第一峰值出现在40～60μm之间,该范围内煤粉所占体积百分比较低,平均约为3.2%;第二峰值出现在1000～2000μm之间,约在1200μm处,产出煤粉所占体积百分比较大,最大值达到12%左右。图5-20为11号原生结构煤在5MPa-5mL/min实验条件下产出的煤粉粒度分布曲线,11号原生结构煤产出的煤粉粒度分布范围在0.2～50μm之间,峰值区域出现在12μm处,体积分数约为7.5%。

图5-19 5号原生结构煤在5MPa-5mL/min下产出煤粉粒度分布曲线

图5-20 11号原生结构煤在5MPa-5mL/min下产出煤粉粒度分布曲线

由图5-19和图5-20可知,在相同的驱替流速与围压强度条件下,5号原生结构煤比11号原生结构煤产出的煤粉粒度值更大,粒度分布范围更广。从煤岩组分差异角度分析认为,5号原生结构煤的镜质组含量高于11号原生结构煤的镜质组含量。根据镜质组低显微硬度、高显微脆度的力学性质,在驱替流速与围压强度均较低,即在5MPa-5mL/min的实验条件下,产出的煤粉中显微组分以镜质组含量居多,且其粒度比黏土矿物等无机组分相对较大。因此,尽管5号原生结构煤与11号原生结构煤在5MPa-5mL/min实验条件下产出的煤粉质量相差较小(5号原生结构煤为54.5mg,5号原生结构煤为55.5mg),但由于5号原生结构煤的煤岩组分以镜质组占优,故其产出煤粉粒度较大、分布范围较广。

对比分析3号原生结构煤和11号原生结构煤在5MPa-25mL/min条件下产出的煤粉粒度分布,图5-21为3号原生结构煤在5MPa-25mL/min实验条件下产出的煤粉粒度分布曲线,3号原生结构煤产出的煤粉粒度分布范围在0.3～25μm内,曲线峰值出现在9μm处,体积分数约为8.8%,产出煤粉整体粒度小。图5-22为11号原生结构煤在5MPa-25mL/min实验条件下产出煤粉粒度分布曲线,11号原生结构煤产出的煤粉粒度分布范围在0.3～250μm之间,并出现了双峰现象,第一峰值出现在20μm处,所占体积分数约为6.5%,第二峰值出现在100μm处,所占体积分数约为4.0%。

由图5-21和图5-22可知,在相同的实验条件下,11号原生结构煤比3号原生结构煤产出的煤粉粒度更大、分布范围更广。从煤岩组分差异角度分析认为,原生结构煤在相同围压和驱替流速下产出的煤粉粒度大小与分布范围主要取决于煤粉颗粒从原生结构煤中脱落的难易程度。根据原生结构煤的显微组分定量分析可知,3号原生结构煤的镜质组含量高于11号原生结构煤,但黏土矿物含量方面,3号原生结构煤要低于11号原生结构煤。由3号原生结构煤与11号原生结构煤在5MPa-25mL/min实验条件下产出煤粉质量与粒度特征可知,在低围压强度、高驱替流速,即5MPa-25mL/min的条件下,11号原生结构煤产出煤粉量为137mg,远高于3号原生结构煤产出煤粉的53.5mg。

图5-21 3号原生结构煤在5MPa-25mL/min下产出煤粉粒度分布曲线

图5-22 11号原生结构煤在5MPa-25mL/min下产出煤粉粒度分布曲线

因此,在驱替流速较大的情况下,煤岩组分中的黏土矿物对煤粉产出特征具有更强的影响控制作用。煤岩中黏土矿物的附着力差,极易受到流体作用而膨胀、失稳、运移。同时黏土矿物的强吸附性可使离散的煤粉颗粒相互聚合,造成产出的煤粉粒度更大。煤岩组分差异对煤层产出粒度特征的影响表明,煤岩中黏土矿物含量越多,越易受到煤储层流体作用的影响,越易产出质量更多的、粒度更大的煤粉颗粒。