煤储层孔裂隙演化及对煤层气微观流动的影响
《煤中纳米孔隙气体赋存与流动微观机理研究》
《煤中纳米孔隙气体赋存与流动微观机理研究》篇一一、引言煤作为地球上一种重要的能源资源，其内部的纳米孔隙结构对于煤的物理性质和化学性质有着决定性的影响。
尤其是煤中纳米孔隙内的气体赋存与流动特性，直接关系到煤炭开采、利用以及煤层气的开采潜力等。
然而，关于煤中纳米孔隙内气体赋存与流动的微观机理尚未完全清晰。
本文将通过理论分析、实验研究及数值模拟等手段，深入探讨煤中纳米孔隙气体赋存与流动的微观机理。
二、理论分析首先，要研究煤中纳米孔隙气体的赋存机制，我们需要从煤的分子结构和组成特性出发。
煤主要由有机质和无机质组成，其中有机质中的微小孔隙是气体赋存的主要场所。
这些孔隙的尺寸大多在纳米级别，因此具有极高的比表面积和复杂的结构特性。
在纳米孔隙中，气体的赋存形式主要受温度、压力、气体成分以及煤的物理化学性质等因素的影响。
在常温常压下，气体分子主要通过范德华力与煤分子相互作用，而在高温高压条件下，可能发生相变或化学吸附等过程。
此外，不同成分的气体（如甲烷、二氧化碳等）在纳米孔隙中的赋存状态和流动特性也有所不同。
三、实验研究为了更直观地了解煤中纳米孔隙气体的赋存与流动特性，我们进行了一系列实验研究。
首先，通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等手段，观察了煤的微观结构和纳米孔隙的形态特征。
其次，利用气体吸附仪和压汞仪等设备，测定了不同温度和压力下气体的吸附和解吸特性，以及气体在纳米孔隙中的流动性能。
实验结果表明，在常温常压下，气体主要以物理吸附的形式赋存在纳米孔隙中；而在高温高压条件下，可能发生化学吸附或相变等过程。
此外，不同成分的气体在纳米孔隙中的流动特性也有所不同，这主要受气体分子的大小、形状和相互作用力等因素的影响。
四、数值模拟为了更深入地研究煤中纳米孔隙气体的流动特性，我们采用了分子动力学模拟（MD）和格子玻尔兹曼方法（LBM）等数值模拟手段。
这些方法能够从微观角度出发，模拟气体分子在纳米孔隙中的运动轨迹和相互作用力等过程。
煤层气储层破坏机理及其影响研究
（ ｔｅＫ ｙＬ ｂｒｔ ｙｏ ｉ ａｄＧ ｓＲ ｓｒ ｉＧ ｏ ｇ ｄＥ ｐ ｉｔ ｎ Ｓ ｔ ｅ ａｏ ｏ ｆ ｌ ａ ｅｅｖ ｒ ｅｌ ｙａ ｘ ｌｔ ｉ ， ａ ａｒ Ｏ ｎ ｏ ｏ ｎ ｏ ｏ ａ Ｓｕ ｗ ｓ Ｐｔ ｌ ｍ ｎｖｒ ｔ，Ｓ ｉ ｕ １５０ ｏ ｔ ｅｔ ｅ ｏ ｕ Ｕ ｉ ｓｙ ｈ ｈ ａ ６０ ０ ） ｈ ｒｅ ｅｉ ｃ ｎ
面积 ，极强 的吸附能力，但是渗透率却极 低；相 反 ，煤中裂隙系统的孔隙度很小 ， 储集能力小 ， 但 是其渗透率却很高 ， 是气、水渗流的主要通道。
２ 煤 层 气 储 层 破 坏 机 理
裂
七 笋
．
１ 煤 的微观 破坏 机理
煤 的孔 隙结 构是煤 中挥发 分在成 煤过程 中转变
为固定炭时形成的许多微小气孔组成 。煤岩的孔隙
测途 径 。
关键 词 ：煤层 气
储层
破坏
钻井
水 力压 裂
Ｓ ｕ ｙ ｏ ａｌｒ ｅ ｈ ｎ ｓ ａ ｄ Ｉ ａ ｔｏ ｔ ｄ ｆＦ ｉ ｅ Ｍ ｃ ａ ｉｍ ｎ ｍｐ ｃ ｎ ＣＢＭ ｓ ｒｏｒ ｕ Ｒｅ ｅ ｖ ｉ
ＬｉＸｉｎ ｃ ｅ ｎ ｎｇ Ｙｉ ａ ｇ ｈ ｎ ａ ｄ Ｋａ ｌ ｉ
维普资讯
第５ 第 １ 卷 期
２０ ０８年 １ 月
中国煤 层气
Ｃ Ｈ Ａ ０Ａ ．Ｅ Ｃ Ｉ Ｄ Ｍ唧 Ｂ Ａ Ｅ Ｎ
煤孔隙结构对瓦斯解吸-扩散-渗流过程的影响
煤孔隙结构对瓦斯解吸−扩散−渗流过程的影响贾男1，2（1. 中煤科工集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122；2. 煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122）摘要：充分认识煤层瓦斯运移机制是提升抽采效率的根本前提。
而目前针对煤体瓦斯微观运移特性的研究探讨的多是煤微观孔隙瓦斯运移特性，忽略了瓦斯解吸−扩散过程。
以焦煤为例，采用压汞测试、纳米级工业CT 扫描和数值仿真，精准重构并定量表征了煤孔隙空间结构，从微观角度分析了瓦斯解吸−扩散−渗流的演化过程，初步探讨了煤孔隙空间结构对瓦斯运移的影响。
结果表明：① 在孔隙中心位置的瓦斯压力相对较高，解吸−扩散由孔隙中心向边缘进行，不同时间及位置上瓦斯压力分布规律差异明显，造成瓦斯压力分布差异性的原因在于各代表性体积（REV ）单元中孔隙与喉道的半径、长度、形状、连通性能不同。
② 孔隙结构和拓扑优势拓展了瓦斯解吸−扩散−渗流范围，大尺寸孔隙结构能为气体分子提供多元化运动空间，削弱尺寸效应对扩散广度的影响，促进瓦斯解吸−扩散速率。
③ 强非均质连通孔隙结构中，瓦斯渗流分散而高效，能通过广泛沟通煤基质完成气体由扩散到渗流的转变，提升瓦斯传质效率；弱非均质连通孔隙结构中，气体渗流路径单一、流线集中，渗流传质阻力较大，气体分子由扩散到渗流的转变效率低，不利于瓦斯高效运移。
研究结果从微观角度丰富了煤体瓦斯运移理论，为瓦斯抽采工程实践提供了理论基础。
关键词：瓦斯抽采；煤层瓦斯；孔隙结构；瓦斯解吸；瓦斯扩散；瓦斯渗流；CT 扫描中图分类号：TD712 文献标志码：AThe influence of coal pore structure on gas desorption-diffusion-seepage processJIA Nan 1,2(1. CCTEG Shengyang Research Insititute, Fushun 113122, China ；2. State Key Laboratory of Coal Mine Safety Technology, Fushun 113122, China)Abstract : Fully understanding the mechanism of coal seam gas migration is the fundamental prerequisite for improving extraction efficiency. At present, research on the micro migration features of coal gas mostly focuses on the micro pore gas migration features of coal, ignoring the gas desorption-diffusion process. Taking coking coal as an example, the pore space structure of coal is accurately reconstructed and quantitatively characterized using mercury intrusion testing, nanoscale industrial CT scanning, and numerical simulation. The evolution process of gas desorption-diffusion-seepage is analyzed from a microscopic perspective, and the influence of coal pore space structure on gas migration is preliminarily explored. The results show the following points. ① The gas pressure is relatively high at the center of the pore, and desorption-diffusion proceeds from the center of the pore to the edge. The distribution of gas pressure varies significantly at different times and positions. The reason for the difference in gas pressure distribution is that the radius, length, shape, and connectivity of pores and throats in each representative elementary volume (REV) unit are different. ② The pore structure and topological advantages expand the range of gas desorption-diffusion-seepage. The large-sized pore structure can provide diversified收稿日期：2023-11-23；修回日期：2024-03-18；责任编辑：胡娴。
煤中储集层的孔隙特征
煤中集气层孔隙的特征煤中储集层的孔隙特征摘要：煤层气储集层即煤层本身, 它是一种双孔隙岩石, 由基质孔隙和裂隙组成, 二者对煤层气赋存、运移和产出起决定作用.关键词：煤层气基质孔隙裂隙1 煤中孔隙研究概况煤层既是煤层气的源岩, 又是其储层. 作为储层, 它有着与常规天然储层明显不同的特征. 最重要的区别在于煤储层是一种双孔隙岩石, 由基质孔隙和裂隙组成, 二者对煤层气的赋存、运移和产出起不同作用. 因此系统研究和正确认识煤中的孔隙, 对煤层气的勘探开发至关重要. 从人们认识到煤中裂隙的存在, 至今已有百余年. 在这一漫长的历史进程中, 煤中裂隙的研究逐渐分化为两个领域: 煤田地质学领域和煤层气领域. 这两个领域因研究的出发点和目的不同而各具特色.2 煤中孔隙的分类与成因作为煤层气储集层的煤层是一种双孔隙岩石, 由基质孔隙和裂隙组成. 所谓裂隙是指煤中自然形成的裂缝. 由这些裂缝围限的基质块内的微孔隙称基质孔隙. 裂隙对煤层气的运移和产出起决定作用, 基质孔隙主要影响煤层气的赋存.2. 1 基质孔隙的分类基质孔隙可定义为煤的基质块体单元中未被固态物质充填的空间, 由孔隙和通道组成. 一般将较大空间称孔隙, 其间连通的狭窄部分称通道.基质孔隙可根据成因和大小进行分类. 按成因可将孔隙区分为气孔、残留植物组织孔、溶蚀孔、晶间孔、原生粒间孔等. 可按多孔介质孔隙大小进行的分类虽有多种方案. 但因研究对象、目的不同而有所差别, 分类方案如表1 所示.表1 煤孔隙分类方案中孔大孔研究者微孔小孔小孔(或过度孔)< 100 100～1 000 1 000～10 000 > 10 000B. B. 霍多特(1961)Gan 等(1972) < 12 12～300 > 300抚顺所(1985) < 80 80～1 000 > 1 000Girish 等< 8 (亚微孔) 8～20 (微孔) 20～500 > 500 (1987)其中Girish 等人的分类是依据煤的等温吸附特性进行的, 并得到国际理论与应用化学联合会的认可. 霍多特的分类是依工业吸附剂研究提出的, 认为微孔构成煤的吸附容积, 小孔构成煤层气毛细凝结和扩散区域, 中孔构成煤层气缓慢层流渗透区域, 而大孔则构成剧烈层流渗透区域, 这是目前煤层气领域普遍采用的方案.2. 2 基质孔隙的影响因素2. 2. 1 煤化程度煤的基质孔隙特征与煤化程度有着密切关系. 随煤化程度升高, 基质孔隙的总孔容、孔面积和孔径分布出现有规律的变化. 在Romax < 1. 5 %时, 该阶段内随煤化程度升高, 总孔容、孔面积和各级孔隙体积均急剧下降, 尤其是大中孔隙体积减小更为迅速. 在Romax = 1. 0 %～ 5. 0 %时变动较大, 可能是煤中内生裂隙发育的影响. 在Romax = 1. 5 %～5. 0 %时, 该区间内小孔体积和微孔体积随Romax 增高而增大. 在Romax = 5. 0 %时形成第2 高峰, 但大、中孔的关系体积仍持续下降. 在Romax > 5. 0 %时,小孔、微孔面积、孔面积又开始下降, 大、中孔体积持续缓慢下降.煤的基质孔隙结构特征的变化, 是煤在温度、压力作用下长时间内部结构物理化学变化的结果.因此, 其变化与煤化作用跃变有着良好的对应关系. 这种现象可从煤在外部因素作用下, 内部分子结构重组变化的角度来解释。
煤层气扩散与渗流特性
第四章煤层是多孔介质，煤层气穿过煤层孔隙介质的流动机制可以描述为三个过程，即：由于压力降低使气体从煤基质孔隙的内表面上发生解吸；穿过基质和微孔扩散到裂隙中，扩散作用是由于在基质与裂隙间存在的浓度差引起的；在压力差作用下以达西流的方式在裂隙中渗流。
这三种作用是一个互为前提并且连续进行的统一过程，不能割裂开来单独进行。
第一节主要内容：一、煤层气扩散特征：气体穿过煤基质和微孔的扩散流动时由于体积扩散（分子与分子间的相互作用）、克努森扩散（分子与孔壁间的相互作用）和表面扩散（吸附的类液体状甲烷薄膜沿微孔隙壁的转移）共同作用的结果。
当孔隙直径大于气体分子的平均自由运动路程时，以体积扩散为主；当孔隙相对于气体分子的平均自由运动路程较小时，以克努森扩散为主。
各种类型的扩散流动都是气体随机运动的结果。
二、煤层扩散性影响因素从气体的流动特征来考察煤层扩散性的影响因素。
煤是一种双孔隙介质，气体在裂隙（割理）系统中为达西流，在煤基质块中为扩散流。
扩散系数是物质的一种传递性质，其值受温度、压力、混合物中组分浓度的影响，同一组分在不同的混合物中其扩散系数也不一样。
扩散系数的值越大，扩散性越好。
扩散系数和形状因子的测定是相当困难的，从实用的角度，一般可用吸附时间来近似的表示扩散作用进行的快慢。
吸附时间是一个特征时间。
其确切的物理意义为：总吸附气量（包括残留气）的63.2%被解吸出来所需的时间。
吸附时间是表征气体从煤基质中解吸出来快慢的定量指标，可作为表征气体从储层中扩散出来快慢的近似指标。
第二节主要内容：一、煤层气渗流特征：一般认为，在中孔（直径大于100nm）以上的孔隙和裂隙中，气体的流动为渗流，并且可能存在两种方式，即层流和紊流。
二、煤层渗透性影响因素煤层是一种典型的双重孔隙介质，包括基质孔隙和割理两个系统。
由于基质孔隙平均直径通常很小，渗透率很低，为10-9~10-12m2，可视为零；而割理的渗透率一般在0.1×10-3~50×10-3m2之间。
煤层气储层变形机理及对渗流能力的影响研究
煤层气储层变形机理及对渗流能力的影响研究李相臣;康毅力;罗平亚【摘要】煤层气储层具有双重孔隙系统,渗透率主要受裂缝控制;煤的吸附特性会引起基质收缩或膨胀,从而使煤层气储层不同于常规油气储层.所以,系统地分析储层变形对渗透率的影响是非常必要的.文中将储层变形分为裂缝体积变化引起的变形、基块弹性压缩引起的变形和基质收缩/膨胀引起的变形三类,探讨了影响储层变形的各主要因素.利用室内实验手段,指出了变形发生的可能性及相应条件下的表现.基于实验研究,建立了储层变形与渗透率变化关系的数学模型.本文对储层变形的深入研究,对制定合理的煤层气开发方案和生产措施十分有益.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2009(018)003【总页数】4页(P99-102)【关键词】煤层气;变形;机理;渗透率;应力敏感【作者】李相臣;康毅力;罗平亚【作者单位】西南石油大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川,成都,610500;西南石油大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川,成都,610500;西南石油大学,油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川,成都,610500【正文语种】中文【中图分类】TD712+51煤层气是近20年来崛起的优质洁净新能源，已成为非常规油气藏开发中最为活跃的领域之一。
中国不仅是煤炭资源大国，而且煤层气资源也极为丰富，我国政府和有关工业部门高度重视煤层气的勘探开发，在引进、消化、吸收国外煤层气开发经验的基础上，煤层气勘探开发理论与技术等方面也取得了很大的进展。
但我国煤层普遍渗透率低，煤层气的解吸、扩散、渗流运移过程相互制约；且在这三个过程中，储层将产生不同类型的变形，而储层变形又影响各过程的进行，严重影响煤层气的经济开采。
本文探讨了煤层气储层变形行为及其主要影响因素，通过现有实验手段，逐一证明了发生各种变形的可能性及相应条件下的表现，并对储层变形与渗透率之间的变化关系进行了深入研究。
1.1 储层变形分类根据作为储集层煤岩的性质，其储层变形主要分为三类：裂缝体积变化引起的变形、基块弹性压缩引起的变形和基质收缩／膨胀引起的变形。
煤中的孔隙与裂隙_邹艳荣
实
、
成岩 和 变 质 作用 形 成 不 同煤级 的 煤
。 ,
煤 中的
,
孔 隙也 相应 地 发 生 了 有 规 律 的 变 化
, 、
一 般来 说
3
。 ,
微 煤 岩组 分 控制 镜 质 组 是镜煤 和 亮煤 的主
要 显微 组分 而丝 质 组
和 矿物质在暗煤 中含
,
随 着煤级 的 增 高 煤 中的 总 孔 容呈 指 数下 降 〔 ’ 其
。
,
10
条
3
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,
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9 9 3 ) 得 出相 似 的结 论 (一
r 度 一 般在 o
5 条 / s c m 的 范 围内 ( 图 6 ) 1
。
,
二者
(图
) 一 般认 为 内生 裂 隙 是凝胶 化物 质在凝
、 , 、 ,
的 比值接 近 于 :2 1 的含 量
。
、
其 显 微 煤岩 基 础 在 于 镜 质 组 其 内 生 裂 隙 发 育程 度 均
,
只 不 过 与煤 层
故 过 快 地 降低 井 中压力 往 往是 不 必 要的 有
,
,
骨 架共 同承 担上 覆地 层 的 压力 的不 是 水头 压力 而
时 还是有 害 的
因地 下 水 或 游 离 气 流 走 而 造 成 的
,
此 时裂 隙和 大孔 隙 中 的 游
,
空 间 一 时 又 为 煤 层 气 所 无 法 填补
主要 原 因 是煤 化 过 程 中 在温度 压 力 作用 下 煤 中的 各级孔 隙的 孔径 尤 其 是大 孔 和 中孔 的孔 径
,
煤层气——精选推荐
一、名词解释（6个，每个5分，共30分）1、煤层气：煤层气是赋存于煤层及其围岩中的与煤炭共伴生的非常规天然气资源，其主要气体组分为甲烷(CH4)，是地史时期煤中有机质的热演化生烃产物。
2、煤矿瓦斯：在煤炭工业界通常将涌入煤矿巷道内的煤层气称之为煤矿瓦斯，其气体组分除煤层气组分外，还有煤矿巷道内气体的成分，如氮气、二氧化碳等空气组分以及一氧化碳、二氧化硫等采矿活动所产生的气体组分。
3、煤：由高等植物、浮游生物经过复杂的物理化学作用形成，包括有机和无机化合物的混合物，组成、结构非常复杂且不均一。
4、煤层：自然界中由植物遗体转变而来沉积成层的可燃矿产，由有机质和混入的矿物质所组成。
5、煤储层：鉴于煤层是煤层气的载体，煤层气界将煤层称之为“煤储层”（即煤层气储层），以示与煤层、常规油气储层的概念区别。
6、成煤物质：由于聚煤条件的不同，沉积了不同的成煤物质，主要包括包括包括高等植物、高等植物的稳定组分和浮游生物等。
7、聚煤作用：聚煤作用是古气候、古植物、古地理和古构造诸因素综合作用由高等植物及浮游生物经过复杂物理化学变化聚集成煤的过程。
8、煤的工业分析：煤的工业分析又叫煤的技术分析或实用分析。
它包括水分、灰分和挥发分产率以及固定碳四个项目，用作评价煤质的基本依据。
9、割理：割理是内生裂隙，与构造作用形成的外生裂隙相对应，是煤化过程中失水及烃类产生，煤基质收缩引起张力及高流体压力引起，通常分为两组，面割理和端割理，互相垂直，且垂直于层面方向。
10、面割理：割理中延伸距离较长、范围较大的一组，受最大主应力控制。
11、端割理：延伸范围局限于面割理之间，受最小主应力控制。
12、Klinkenberg效应：在多孔介质中，气体分子就与通道壁相互作用（碰撞），从而造成气体分子沿孔隙表面滑移，增加了分子流速，这一现象称为分子滑移现象。
这种有气体分子和固体间的相互作用产生的效应称为Klinkenberg效应。
13、含气量：单位重量煤中所含煤层气的体积，单位：m3/t。
煤储层中微孔隙和微裂隙的扫描电镜研究
煤储层中微孔隙和微裂隙的扫描电镜研究张素新 肖红艳(中国地质大学测试中心,武汉430074)煤是由植物遗体转变成的一种极不均一的有机岩石,植物细胞结构不同程度地得以保存。
植物原始细胞结构的差异及其保存的完整程度的不同,造成煤储层中孔隙类型、孔隙大小和结构的差异。
煤在变质过程中也会改变原有孔隙,并产生新孔隙。
煤储层内部的不均一性不仅表现为各种孔隙的发育,还表现为微裂隙的普遍发育,因此,煤是一种多孔隙的物质。
煤储层在成煤作用过程伴随有一定量的煤层气形成。
煤层气主要储存在煤储层的微孔隙和微裂隙中,其扩散和运移也是在微孔隙和微裂隙中进行的。
煤储层中的微孔隙和微裂隙既是煤层气储存的场所,也是煤层气产出的重要通道[1]。
因此,研究煤储层中的微孔隙和微裂隙的类型、大小和结构对煤层气的可采性评价和勘探开发都具有非常重要的意义。
利用扫描电镜观察和研究煤储层中的微孔隙和微裂隙是一种行之有效的方法。
近几年来,我们利用扫描电镜分析了大量的煤样品,为矿区煤层气的可采性评价和勘探开发提供了有力的依据。
扫描电镜下煤储层中的微孔隙类型与特征煤是一种多孔的物质,微米级以下的孔隙十分发育,这部分微孔隙是煤层气得以吸附的主要空间。
从煤层气产出的角度来看,微米级以上的孔隙影响可能更大。
根据成因,微孔隙可分为以下三种类型。
11植物细胞残留孔隙 植物细胞残留孔隙是植物细胞腔的残留部分,具有明显的继承性。
成煤植物细胞残留孔隙常见低煤级的镜质组和惰性组以及高煤级的惰性组中[2]。
保存完好的植物细胞残留孔隙可见清晰的年轮结构和细胞间孔隙(图1)。
植物细胞残留孔隙的大小取决于原始成煤植物的细胞腔大小和保存程度。
在扫描电镜下大多数植物细胞残留孔隙的大小在2～30Λm 之间。
21基质孔隙 基质孔隙是在泥岩沼泽中植物遗体经肢解和化学分解后重新堆积而成的一种显微组分颗粒之间的孔隙。
在扫描电镜下基质孔隙又可分为三种类型,一是不同组分之间的孔隙,其孔隙之间一般在零点几至一微米之间,孔隙曲折率高,孔隙度低;二是颗料之间的堆积孔隙(图2),其孔隙直径一般在1～10Λm 之间,这种孔隙的喉道较小,并且比较复杂;三是颗粒脱落所留下的孔隙,其孔隙大小在几个微米左右。
探析煤岩孔隙度主控地质因素及其对煤层气开发的影响
探析煤岩孔隙度主控地质因素及其对煤层气开发的影响发表时间：2019-07-03T08:56:52.303Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：飞佳佑[导读] 摘要：本篇文章对我国主要的37个煤层矿区的数据进行了一定的分析，主要目的就是为了探析煤岩孔隙度主控地区因素及其对煤层气开发的影响，这篇文章利用了趋势分析法对这些数据进行了一定的探析。
云南省煤田地质局（云南煤层气资源勘查开发有限公司）云南昆明 655000摘要：本篇文章对我国主要的37个煤层矿区的数据进行了一定的分析，主要目的就是为了探析煤岩孔隙度主控地区因素及其对煤层气开发的影响，这篇文章利用了趋势分析法对这些数据进行了一定的探析。
经研究表明，高煤级区的同一煤层矿区内部孔隙度的变化区间要低于低煤级区同一框层矿区内部的孔隙的变化区间。
在中低煤级区内部有复杂的煤体结构，并且这种复杂的煤体结构对煤储层物性具有非常大的破坏作用，然而在高级煤区这种复杂的煤体结构对物性却有一定的改善作用，不同煤层的孔隙度会随煤级的变化规律，对煤层气开发产生不同的影响。
关键词：煤岩孔隙度；地质；煤层气开发煤层气的主要贮存场所是煤储层中的孔隙，煤储层作为一种非均质多孔介质里面有许多孔隙当中贮藏着许多煤层气，煤岩的破坏状态，应力分布以及抗压强度都和煤岩孔隙有着关联。
当抗压强度和孔隙度呈现负对数关系的时候，孔隙度比较小，整个岩石的破断面呈规则的x型，则应力分布比较均匀，而当孔隙度变大时，破断面会由原来的规则的x型变为不规则的x型，这时的应力分布出现了不规则的状态。
除此之外，煤岩孔隙度也是评价煤储层的一个重要条件，因为水力压裂的过程会受到煤岩孔隙度的一定影响，当井底压力与地层压力差值一定时，孔隙度越大，综合滤失系数越大。
有许多国内外的学者都对煤岩孔隙度进行了一定的研究，主要研究了煤岩孔隙度的影响因素，以及其对煤层气开发的影响，研究主题主要集中在了煤级，显微组分和灰分以及矿物组成特征这几个方面，通过对这几方面的研究有许多学者认为灰分可以减少微孔孔容，但是在灰分与大孔含量关系上，他们的观点并不非常统一，除此之外，还有一些学者认为煤体的结构对煤岩孔隙也有一定的影响，因为在高煤级区，各个专家学者发现煤体结构的破坏程度增加导致了不同孔径段的中孔和微孔明显增大。
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煤储层孔裂隙演化及对煤层气微观流动的影响
本文通过对我国主要含煤盆地(准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地和沁
水盆地)的52个煤矿的煤岩样品,开展了煤岩组分和孔渗测试、低温
氮气吸/脱附和压汞实验以及场发射扫描电镜(FESEM)分析等实验工
作,同时实施了煤样聚焦离子束-场发射扫描电镜(FIB-SEM)纳米孔三
维定量表征实验,X射线微米CT(μ-CT)孔裂隙三维定量表征实验和
煤岩热重-质谱结合扫描电镜(SEM)分析等开创性实验以及相应的数
值模拟工作。研究了不同煤级煤储层多尺度孔裂隙的演化规律和非均
质性特征,构建了多尺度孔隙约束下的煤层气多孔扩散模型,分析了
孔裂隙非均质性与渗透率的耦合关系,以及古交区块煤储层含气性和
控气模式。主要成果和认识如下:(1)综合利用多种方法定量表征并阐
明了不同煤级煤储层吸附孔(<100 nm)、渗流孔(>100 nm)以及
微裂隙的形态、大小和孔径分布等发育特征和形成机理,同时利用
FIB-SEM和μ-CT技术对不同尺度孔裂隙的三维空间发育特征进行了
分析,构建了煤储层多尺度孔裂隙系统的二维-三维定量表征技术体
系。(2)引入不同的分形数学模型,阐明了孔裂隙形态非均质性、吸附
孔和渗流孔的孔隙结构非均质性特征,揭示了孔裂隙非均质性主要受
煤变质程度、显微组分、煤质成分以及孔裂隙结构等多因素的控制。
(3)揭示了煤层气在复杂的孔隙结构约束下呈现初期快速扩散、过渡
性扩散和后期慢速扩散的特征,并建立了适用于复杂孔隙结构煤储层
的多孔扩散模型,阐明了水分和压力对不同阶段煤层气扩散能力的影
响。(4)基于渗流孔分形维数和孔隙度,构建了渗流孔非均质性与渗透
率变化的耦合模型,结果显示渗流孔隙渗透率要远小于割理/裂隙渗
透率。阐明了煤变质程度和孔隙结构对渗流孔隙渗透率的影响,即渗
透率与煤变质程度呈指数负相关关系,与渗流孔孔体积和中-大孔比
例呈正相关关系。(5)揭示了古交区块煤储层含气性的主控地质因素
和“构造-水动力-埋深-顶板封盖性”的综合控气模式,揭示了多孔扩
散模型的在煤层气现场解吸中的适用性,阐明了古交区块煤层气解吸
-扩散特征及主控地质因素。