多手段表征富油煤微生物厌氧发酵孔隙结构变化特征及机制

煤层气生物工程技术是实现富油煤绿色、低碳开发的有效手段之一.为探究微生物厌氧发酵作用下富油煤孔隙结构演化特征,以鄂尔多斯盆地南部黄陵矿区富油煤为研究对象,在实验室条件下开展微生物厌氧发酵(降解)富油煤生烃模拟实验,采用场发射扫描电镜、3D形貌仪、CT扫描、孔隙度/渗透率测试等手段,对微生物降解前后的富油煤表面形貌、粗糙度和内部孔隙进行表征,并探讨微生物降解作用下富油煤的孔渗结构演化规律及生烃机制.结果表明:不同规格大小的煤样甲烷生成潜力与煤的质量(或接触面积)呈正相关关系;微生物降解作用具有显著的扩孔、增孔、增容、造缝等效果,以及降低煤体表面粗糙度,使其变得平滑,有利于煤层气的解吸和运移;微生物还可沿着节理、裂隙系统进入富油煤内部,改造煤体孔隙结构及其连通性;同时微生物降解作用还可提高富油煤的孔隙度和渗透率,为煤层气的渗流和运移提供了良好的通道.微生物主要作用于富油煤中脂肪族上的支链,打破小分子间连接较弱的氢键,降低脂肪族的分支程度和煤结构的交联度,进而生成甲烷.微生物作用还可改变富油煤芳香度和芳香环的缩合程度,进而改变富油煤大分子结构与孔隙结构.微生物厌氧发酵富油煤与非富油煤的生烃机制差异性问题值得后续深入研究.