温度调控NaClO刺激下煤岩组分溶解与基质改造的显微与微CT研究：揭示煤层气增产新机制

这篇研究通过显微和微CT技术，系统探究了次氯酸钠(NaClO)在不同温度下对澳大利亚Bowen盆地烟煤的煤岩组分(镜质组/惰质组)特异性溶解规律。研究发现：半丝质体(semifusinite)反应性>镜质体(vitrinite)>丝质体(fusinite)，60℃时反应深度达850μm，且沿水平层理方向孔隙扩增显著(30-50μm)。该成果为优化氧化刺激策略提升煤层气(CBM)采收率提供了关键理论支撑。

　　

Highlight

本研究揭示了NaClO氧化对煤基质改造和裂缝发育的影响，为该项技术的化学机制和工业应用提供了新见解。与传统酸化技术相比，NaClO处理能更有效提升煤岩反应性和渗透率，尤其适用于具有不同煤岩组分构成的煤层。主要结论如下：

1. 1.

   NaClO处理显著增强煤岩组分溶解，其反应活性顺序为：半丝质体(semifusinite) > 镜质体(vitrinite) > 丝质体(fusinite)，其中镜质体内部的胶质碎屑体(collodetrinite)反应性明显高于胶质镜质体(collotelinite)。

2. 2.

   微CT结果显示溶解深度具有煤岩组分依赖性：半丝质体达300-500μm，丝质体约100μm，镜质体条带为50-150μm。

3. 3.

   作为细粒异质宿主，煤基质在水平方向(层理面)表现出更强的改造特征，孔隙和裂缝发育显著增强。60℃时反应深度可达850μm，并伴随30-50μm范围内孔隙的显著扩增。

4. 4.

   混合煤岩组分区域的反应前沿比富镜质体区域更深，凸显了煤岩异质性对氧化剂渗透的影响。

Conclusions

本研究证实煤岩组分构成和层理结构共同决定了氧化诱导基质改造的程度、方向性和有效性。这些发现为优化异质煤层中的氧化刺激策略、提升气体采收率提供了重要依据。