富油煤是集煤、油、氣屬性于一身的煤基油氣資源，針對國內“相對富煤、缺油、少氣”的能源稟賦，開發富油煤對緩解我國緊張的油氣資源供應局勢、實現煤炭的綠色開發和低碳利用具有重要的意義。

富油煤含有熱解可生成油氣的富氫結構，如脂肪結構的側鏈與橋鍵及縮合芳香核周緣的弱鍵結構；富油煤多形成于陸相沉積物供應穩定、氣候溫暖濕潤、強還原條件下的沉積環境；孔隙結構影響富油煤的熱解反應效率、焦油析出和油氣運移^[1-2]。

煤炭地下原位熱解示意圖

雖然近年來國內有關富油煤的研究如火如荼，但對于富油煤的熱解特性、孔隙結構演化規律還有待進一步研究挖掘。

低場核磁共振離線飽和流體法測試富油煤，助力研究熱解特性及其孔隙結構演化規律。

實驗方案如下：

1） 選擇油含量較高的煤樣，進行試驗。

2） 首先將樣品120℃烘干冷卻，利用低場核磁共振進行基底信號的測試。然后高壓飽水測試核磁共振飽水信號。

3） 將煤樣放入高溫熱解反應器中。熱解反應器升溫加熱，升溫到300℃保持一小時。

4） 收集熱解產物并稱重。

5） 樣品取出降溫，利用低場核磁共振測試基底信號，然后高壓飽水測試核磁共振飽水信號。

6） 重復步驟3-4，升溫到400、500及600℃，完成實驗測試，分別記錄核磁信號及熱解產物重量。

實驗方案數據分析：

通過以上高溫熱解核磁共振離線法，對富油煤進行物性參數的檢測，通過核磁基底信號、飽水信號，以及熱解產物質量，可以得到富油煤在熱解過程中不同溫度下的油氣產出特征及孔隙發育情況。

孔隙發育的變化直接影響著油煤內部的熱導傳輸、熱解產物的產出，孔隙度、孔徑分布的測試分析對富油煤的熱解機理的研究十分重要^[3-4]。

富油煤在不同熱解溫度下的產油規律，測定熱解后的核磁微觀孔隙結構及孔徑分布特征，可以進一步分析富油煤在高溫熱解下的孔隙度、孔徑分布以及裂隙演化規律，揭示富油煤微觀孔隙結構和熱解產物在不同溫度條件下的響應機制。為富油煤原位熱解的現場工藝開發提供參考依據，具有指導意義。

 此外由于低場核磁共振可以對氫元素進行單獨激發，每次高溫熱解后，煤樣的氫信號都會發生損耗，通過熱解前后基底信號的差值，可以得到富油煤氫含量的變化，雖然富油煤高溫熱解產物較為多樣復雜，但是氫含量越高往往富油煤的熱解產量也越高，可以作為煤樣快速篩選的指標。

如您對以上應用感興趣

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[1]耿濟世, 王雙明, 孫強,等. 富油煤熱解特性及其孔裂隙結構演化規律[J].煤田地質與勘探, 2024, 52(7):1.

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[4] Fan J, Du M, Liu L,et al. Macerals particle characteristics analysis of tar-rich coal in northern Shaanxi based on image segmentation models via the U-Net variants and image feature extraction[J]. Fuel, 2023, 341:127757-.