低温氮气吸附法研究煤储层孔隙特征
图4-7鄂尔多斯盆地压汞曲线类型(A型)
通常，吸附容量是温度和压力的函数。在固定温度下，吸附量只随压力变化，这就是吸附等温线。有两种测定方法:静态法和动态法。前者更准确，后者更节省时间。静态法分为容积法和重秤法。前者根据吸附前后气体压力和体积的变化计算吸附量，后者利用灵敏的应时弹簧或精密天平直接测量吸附剂吸附气体后的增重。以前的实验发现，固体中有许多形状不同的气体吸附等温线，但大部分可以归为五种类型(图4-9)。
图4-8鄂尔多斯盆地压汞曲线类型(B型和C型)
I型:p/p0 (p0为吸附温度下气体的饱和蒸汽压)很低时吸附量迅速上升，压力继续升高时缓慢上升，最终达到极限吸附。通常情况下，这种极限吸附量仅被视为单层的饱和吸附量。其实问题没这么简单。事实上，只要吸附剂是微孔的，这样的等温曲线经常可以得到。在这种情况下，由于微孔的大小与被吸附分子的大小在同一个数量级，极限吸附是被吸附分子填满微孔的结果，而不是表面覆盖一层分子层的饱和吸附量。ⅱ-ⅴ型等温线都是多分子层吸附的结果。如果吸附剂是非多孔的并且吸附空间不受限制，则获得的等温线是类型II或III。在p/p0→1时，吸附量急剧上升。如果吸附剂是多孔的，但不是微孔的或至少不是完全微孔的，吸附空间可以容纳多层吸附，但不能是无限的，所以吸附容量在p/p0→1处趋于一个饱和值，相当于吸附剂的孔隙中充满了吸附液，由此可以得到吸附剂的孔体积。它们与II类或III类之间的另一个区别是，在中等p/p0时，曲线上升得更陡，这是毛细管冷凝的结果。至于ⅱ类和ⅲ类(或ⅳ类和ⅴ类)，区别在于等温线起点斜率是由大变小(ⅱ类和ⅲ类)还是由小变大(ⅲ类和ⅴ类)，这关系到第一层吸附热是大于还是小于吸附热。
图4-9物理吸附的五条等温曲线
多孔固体中孔隙的存在和大小对物理吸附等温线的类型有明显的影响。根据BET理论和Polanyi理论，气体分子在多孔固体的孔隙中凝结，对毛细凝结的研究可以为我们提供关于多孔固体孔隙结构的信息。
现在让我们来研究多孔固体的吸附。假设孔都是一端开口半径为r的圆柱体，圆柱体的大小在中孔的范围内，液体完全润湿孔壁。这样，得到的吸附等温线应该具有图4-10的形状。图4-10中的AB线代表低压下的吸附，可用朗缪尔公式或BET公式表示。一般认为AB区固体的微孔会被吸附的分子填充。压力达到b时发生毛细凝结，r和p的关系服从开尔文公式。因为孔径相同，等温线在B点沿BC垂直上升；在图4-10中，在C处，所有的毛细管孔都被液体填充到弯月面A。因为液体表面和孔壁之间的接触角为零，所以A处的曲率半径为R..随着压力继续升高，弯月面的曲率会减小(图4-10中的虚线B)。当p = P0时，弯月面的曲率为零，即平面。图4-10中CD截面的吸附增量包括图4-10中A经B变化到平面的孔内冷凝液体，以及正常情况下压力从P′增加到p0时所有外表面的吸附增量。事实上，多孔固体的孔隙通常根据其大小具有一定的分布。所以图4-10中的BC线不会垂直上升，而是逐渐上升，这就解释了经常遇到的ⅳ型等温线；ⅴ型等温线的情况相似，但AB区不同。
图4-10带有半径为r的圆柱形毛细管的多孔固体的吸附等温线。
在测试多孔固体的物理吸附时，经常会遇到气体压力逐渐升高时得到的吸附等温线与吸附后压力逐渐降低时得到的解吸等温线不重合的情况，这就是所谓的吸附滞后现象。如果表面是干净的，没有化学反应或溶解的干扰，这种滞后现象可以重复。图4-11显示了ⅳ型等温线的滞后现象。从图中可以看出，脱附线总是在吸附线的左上方，由吸附线和脱附线组成的环通常称为磁滞回线。
对于口窄腹宽的“墨水瓶”毛细管(如图4-11)，只有当压力达到孔的最宽处(图4-11中的Ra)时，它才会凝结，孔内才会充满冷凝液；但在解吸过程中，只有当压力降低到相当于孔颈处的弯月面蒸发时(图中Rb)，孔内液体才会蒸发。
福斯特认为滞后现象是由吸附过程中弯月面形成的延迟引起的。比如毛细孔是一个两端开口的圆柱体，圆柱体的半径为r，在吸附过程中，最初只能形成两端开口的圆柱形液面，而不能形成弯月形球面。但是一旦压力上升到可以发生冷凝的程度，整个孔就会被液体充满，因为圆柱形液面越深，曲率半径越小，蒸汽压越低。
图4-“墨水瓶”形孔+01的吸附-解吸滞后环示意图
根据De Boer的说法，磁滞回线的形状可以大致分为五类，每一类对应于某种类型的孔结构。
A型(图4-12)具有陡峭的吸附和解吸线，并且都发生在中等相对压力范围内。与这种磁滞回线对应的最典型的孔结构是两端开口的圆柱形孔；在图4-12中，一些具有A级磁滞回线的其他孔结构绘制在右侧。然而，只有在圆柱形孔和正多边形圆柱形孔的情况下，磁滞回线上吸附线最陡上升处的压力pa和对应的解吸线上的压力pd之间的关系符合Cohan法则，即当孔为其他形状时，(pd/p0)2可以大于或小于pd/p0。
图4-12A磁滞回线和相应孔结构示意图。
图4-13b磁滞回线和相应孔结构示意图。
B型吸附线(图4-13)上升平缓，仅在压力接近p0时变陡；解吸线缓慢下降，然后在中等相对压力下迅速下降。对应于这种磁滞回线的典型孔结构是由平行板组成的狭缝毛细孔。因为在吸附过程中不能形成弯月面，所以不会发生冷凝，并且毛细冷凝直到压力接近p0才开始。在解吸过程中，由于狭缝中充满液体，只有当压力下降到满足狭缝宽度对应的弯月面有效半径时，液体才会从狭缝中蒸发。
C型的吸附线(图4-14)在中等相对压力下很陡，而解吸线很平缓。相应的典型孔隙结构是圆锥形或双键管状毛细管。当吸附过程中的压力达到与孔隙半径相对应的值时，发生毛细凝聚，直到液体充满孔隙至相当于r的半径，继续增加压力，曲线平缓上升，直到孔隙完全被液体充满。在解吸过程中，随着压力的降低，从大口到小口半径逐渐蒸发，曲线始终平缓下降。
图4-14C磁滞环和相应孔结构示意图
图4-15d磁滞回线和相应孔结构示意图。
D型的吸附线(图4-15)上升平缓，只有在压力接近p0时才迅速上升。而解吸线总是平缓下降。相应的孔结构是由相互倾斜的平板形成的毛细管。形成这种磁滞回线的机理和B类类似，只是这里的板块不平行，所以不存在脱附线上的突降。如果孔的窄边之间的间隙非常小，例如只有几个分子直径，弯月面将很快形成，结果将像V形毛细管。此时，吸附和解吸线重合，磁滞回线将消失。
图4-16E磁滞回线和相应孔结构示意图。
E型(图4-16)吸附线上升缓慢，解吸线在中等相对压力时急剧下降。瓶状孔、窄口、宽体毛细管就是与这种磁滞回线相对应的典型孔结构。在吸附过程中，孔隙逐渐被冷凝液充满；但是，当解吸时的压力必须降低到与小口半径相对应的值时，孔内的液体就会蒸发，直到所有冷凝的液体都蒸发掉，导致解吸线突然下降。
(2)准噶尔盆地煤储层低温氮气吸附孔隙特征。
1.煤储层孔隙直径分布特征
由于氮气是化学惰性物质，在液氮温度下不易发生化学吸附，低温氮气吸附法是测定比表面积和孔径分布最常用的方法。测得的孔隙半径范围为0.3 ~ 80nm，与汞置换法测得的有部分重叠。然而，由于测试原理和方法的定性差异，同一样品重叠部分的孔隙含量不具有可比性。根据王长贵等人(1998)的研究，随着成熟度的增加，煤中小于2 nm的微孔逐渐增多，可从20%增加到50%，2 ~ 25 nm之间的过渡孔体积百分比逐渐减少，25nm以上的中大孔变化不大。
根据低温氮气吸附数据(表4-20)，准噶尔盆地煤储层比表面积为9.734 ~ 0.171m2/g，总孔隙体积为0.00098 ~ 0.01873ml/g，平均孔径为8.888 ~ 165438。过渡孔占48.93% ~ 61.71%，中孔占2.97% ~ 28.1%，主要为过渡孔和微孔。
表4-20准噶尔盆地煤低温氮吸附特征
2.煤储层孔隙结构特征
(1)低温下氮吸附等温线的类型
从曲线类型分析，对比煤样低温氮吸附曲线与5条典型曲线的特征，发现准噶尔盆地煤样低温氮吸附等温线(图4-17)只有ⅲ吸附等温线，没有其他类型。这种曲线是平滑的抛物线，曲线前半段缓慢或平缓上升，后半段急剧上升，说明煤中存在各级孔隙，其表面发生了多分子层吸附和毛细凝聚。对于这种曲线，当吸附质吸附在吸附剂上时，第一层的吸附热小于吸附质的液化热，这意味着第一吸附层上方的分子解吸所需的能量大于第一吸附层解吸基质所需的能量，因此相对困难。
图4-17准噶尔盆地煤储层低温氮吸附典型曲线
ⅰ型吸附等温线的缺失表明煤的孔隙表面是非均质的，孔隙类型复杂多样。没有出现ⅱ、ⅳ、ⅴ类吸附等温线，因为液氮吸附法测定的孔径上限半径只有85 nm，煤中还有很多大于这个孔径范围的孔隙，还没有达到饱和吸附，所以吸附等温线的后半部分还没有趋于平缓。
从准噶尔盆地煤样低温氮吸附曲线分析(图4-17)，该曲线为两端开口的管状类孔隙模型，在相对压力较高时解吸线滞后，即解吸时的吸附量大于相同相对压力下吸附时的吸附量，说明较大的孔隙为开放孔隙。直到相对压力极低且接近零时，脱附曲线才趋于重叠，说明较小孔隙的开放程度也较好。对所测煤样的吸附环特征分析表明，有的孔隙为两端开口良好、孔径范围变化较大的管状或板状毛细孔，有的为相对均匀的平行板状孔隙。该区开放孔隙的发育有利于煤中孔隙的沟通和煤层气的流动。这种孔隙结构便于烃类的储存和运移，有利于煤层气的储存和开采。
(2)吸附环和孔结构
孔隙结构类型可以直接反映油气在孔隙中聚集和运移的难易程度。在上述五种常见的吸附等温线中，除第一种外，其他四种吸附等温线往往存在吸附支和解吸支分离的现象，形成吸附环。德波尔(1958)总结了A、B、C、D、E * * *五种类型的吸附环，每一种都反映了某种类型的孔隙结构。De Boer总结的这五种类型的吸附环是典型的理想化孔隙结构模式，即这些孔隙具有相对均匀的形状和大小。如果孔隙的形状和大小有一定的分布规律，往往呈现非典型环，是几个典型环的叠加。事实上，煤中孔隙结构的类型是复杂多样的，因此吸附环反映的孔隙结构是煤孔隙结构各个层次的综合反映。
将该区所测煤样的吸附环(即“解吸曲线”或“解吸曲线”)与德波尔(1958)的5个典型吸附环进行对比，发现煤中孔隙结构类型复杂多样，准噶尔盆地煤储层应是A类曲线的变体，即全程存在吸附分支和解吸分支的分离，两个分支均为陡中。反映部分孔隙为两端开口较好、孔径范围变化较大的管状或板状毛细孔，部分孔隙为相对均匀的平行板状孔隙。这种孔隙结构有利于油气的储存和运移，有利于煤层气的储存和开采。
对比盆地内两个煤样的吸附等温线，发现昌吉硫磺沟煤样的解吸支和吸附支的分离程度小于阜康三工河煤样，表明昌吉硫磺沟煤样的小孔隙开放程度小于阜康三工河煤样。在相对压力中等的地区，情况正好相反，即昌吉硫磺沟煤样大于阜康三工河煤样，昌吉硫磺沟煤样在接近饱和压力时解吸环比阜康三工河煤样陡，反映出昌吉硫磺沟煤样具有较大的张开度。
(3)塔里木盆地煤储层低温氮气吸附孔隙特征。
低温氮气吸附实验结果表明，塔里木盆地北缘杨霞矿区侏罗系煤层的BET比表面积为4.248 m2/g，BJH比表面积为4.631 m2/g，表明该煤层中小孔隙含量较高。盆地南缘和田雅布矿区侏罗系煤层的BET比表面积和BJH比表面积分别为0.806 m2/g和0.873 m2/g，表明该煤层中小孔隙含量较低(表4-21)。
表4-21塔里木盆地煤储层低温氮气吸附实验结果表
对氮气低温吸附实验结果的统计分析表明，杨霞矿区侏罗系煤层孔隙体积比为11.1%，面积比为0.68%，100 ~ >100 nm的孔隙体积比为40.5%。和田雅布矿区对应的孔隙体积比分别为265，438+0.3%，60.65，438+0%和8.6%，对应的面积比分别为2.8%，365，438+0.9%和60.7%(表4-22)。
表4-22塔里木盆地煤储层孔隙特征
测试结果表明，塔里木盆地煤样的液氮吸附等温曲线基本上有三种不同类型。一个是以塔里木盆地北缘的阿艾煤矿、杨霞产煤区的1煤层、塔南和田的雅布煤矿为代表。这条曲线的前半段平缓上升，呈凸形，后半段急剧上升，说明发生了毛细凝结。吸附线与脱附线接近，反映出一端几乎封闭的毛细管状、大小变化较大的孔隙结构类型，其孔径为5 ~ 10 nm。第二类以杨霞产煤区2号井和塔北缘的Ohobulake煤矿为代表，孔径5 ~ 100 nm。这种曲线上升平缓，吸附等温线与吸附后压力逐渐降低时得到的解吸等温线不重合，直到相对压力较低时才重合，这就是所谓的吸附滞后现象。第三种以塔北缘的奥霍布拉克煤矿为代表，表现为吸附曲线平缓上升，解吸曲线与吸附曲线不重合，台阶多，说明存在各种孔径的“墨水瓶”孔隙，不利于煤层气解吸。
(4)吐哈盆地煤储层低温氮气吸附法孔隙特征。
当固体与气体接触时，气体的分子会不断撞击固体表面，其中一部分分子会立即弹回气相，另一部分分子会在固体表面停留一段时间后再回到气相，产生吸附作用。分子在固体表面上的滞留是由固体表面和吸附的分子之间的吸引力引起的。这种引力大致可以分为两类。一种是分子通过范德华力吸附在固体表面，称为“物理吸附”；另一种是分子、原子、原子团通过化学键吸附在固体表面，称为“化学吸附”。
低温氮吸附法测定煤的孔隙分布是基于煤对甲烷的吸附属于物理吸附过程这一事实。以化学惰性气体氮气为吸附剂，在平衡温度条件下，测定了不同压力下氮气的吸附量，通过作图和计算可以得到不同孔径的分布。吸附等温线可以用来判断煤的孔隙分布和孔隙特征。根据大量实验结果，Brunauer和DeMIng将瓦斯吸附等温曲线分为五类，表明煤中孔不仅存在单分子吸附，还存在多层吸附。
1.孔隙特征
根据低温氮气吸附数据(表4-23)，煤储层的BET比表面积为0.126 ~ 16.72m2/g，BJH的总孔隙体积为0.00066 ~ 0.01847ml/g..平均孔径为3.627 ~ 11.617nm。
表4-23吐哈盆地煤储层低温氮吸附数据统计表
2.低温下氮吸附等温线的类型
测试结果表明，吐哈盆地煤的液氮吸附基本上有两种等温曲线。一种以艾维尔沟矿为代表(图4-18)。这条曲线的前半段平缓上升，呈凸形，后半段急剧上升，说明发生了毛细凝结。吸附线和解吸线几乎重合，反映了一端几乎封闭、大小变化较大的毛细管状孔隙结构类型，其孔径为5 ~ 10 nm(图4-19)。另一种是三道岭矿(图4-20，图4-21)，孔径为10 ~ 100 nm(图4-20，图4-21)。这种曲线上升平缓，吸附等温线与吸附后压力逐渐降低时得到的解吸等温线不重合。Krae mer和mcBain认为，这是一种“墨水瓶”现象，即只有当压力达到孔洞最宽的部分凝结时，孔洞才会充满冷凝物；但在解吸过程中，压力必须降低到孔颈处于弯月面蒸发的程度，孔内液体才会蒸发。吐哈盆地低变质煤具有较高的微观孔隙，这可能是由于煤中存在许多未被填充的胞腔，这些胞腔通过胞壁破裂或更小的孔隙与其他孔隙和裂隙连通，从而形成大量的“墨水瓶”孔隙，有利于煤层气的储存，但不利于其解吸。
图4-18艾维尔沟煤矿煤低温氮吸附等温曲线
图4-19艾维尔沟煤矿微孔分布图
图4-20低温下三道岭煤氮吸附等温曲线
图4-21三道岭煤矿煤微孔分布图
(5)伊犁盆地煤储层低温氮气吸附孔隙特征。
煤的低温氮吸附-解吸曲线特征表明，伊犁盆地煤的孔隙分为封闭孔隙和开放孔隙。较高和较低相对压力下的解吸曲线滞后，表明较大和较小的孔都是开孔。较高相对压力下的解吸曲线滞后，说明较大的孔隙为开放孔隙；吸附和解吸曲线在较低的相对压力下重合，表明较小的孔是封闭的孔。开放孔隙的发育有利于煤中孔隙的沟通和煤层气的运移。实验结果还表明，伊犁盆地侏罗系煤层总比表面积为0.668 ~ 1.175m2/g，总孔隙体积为0.00472 ~ 0.00793ml/g，平均孔径为8.409 ~ 11.665nm，大于65438。66.82% ~ 71.33%的微孔在100 ~ 10 nm范围内，5.78% ~ 6.91%的微孔小于10 nm。表明该区煤层孔隙占绝对优势(表4-24)。
表4-24伊犁盆地煤储层低温氮吸附特征
煤的等温吸附实验表明，伊犁盆地原煤饱和吸附量(VL)为1.34 m3/t，可燃物饱和吸附量为1.57 m3/t，表明该区煤储层储气能力较弱，对煤层气开发极为不利。朗缪尔压力(PL)1.79兆帕(表4-25)。在等温条件下，吸附容量与储层压力呈正相关。随着压力的增加，吸附量增加。在0 ~ 4 MPa范围内，吸附量随压力的增加近似线性增加，然后增长速度逐渐降低，直至吸附量达到饱和。
表4-25伊犁盆地煤储层等温吸附特征
(6)柴达木盆地煤储层低温氮气吸附孔隙特征。
根据氮气低温吸附实验结果，柴达木盆地和祁连山侏罗系煤储层比表面积为0.0676~25.01 m2/g/g，柴达木盆地北缘优香矿区煤样比表面积最高，达到25.05438+0 m2/g；柴达木北缘大美沟矿和祁连地区大同矿区、默勒矿区部分地区煤样比表面积大于2.099 m2/g；祁连地区绿草山矿区、王尕修矿区、木里矿区和海德尔矿区煤样的比表面积均在0.828 m2/g以下..
BJH的总孔容为0.00042 ~ 0.0364毫升/克；平均孔径为5.367 ~ 12.99 nm，其中微孔占0.14% ~ 70.17%，过渡孔占26.62% ~ 76.33%，中孔占3.22% ~ 51.31%。低温下氮气吸附实验结果见表4-26。
表4-26柴达木盆地和祁连地区煤储层低温氮吸附实验结果
对低温氮气吸附实验结果的统计分析表明，柴达木盆地北缘优香矿区侏罗系煤层的孔隙体积比分别为3.22%、26.62%和70.17，孔径大于100 nm，介于100 nm和< 100nm之间。大美沟矿区对应的孔隙体积比分别为6.22% ~ 18.30%，31.84% ~ 73.19%和8.51% ~ 61.94%，对应的面积比分别为0.42% ~ 3.74%。大欧阳矿区侏罗系煤层对应的孔隙体积比分别为33.39%、55.04%和11.57%，对应的面积比分别为7.36%、37.87%和54.76%。旺嘎秀矿区侏罗系煤层对应的孔隙体积比分别为14.77%、36.00%和49.23%，对应的面积比分别为0.99%、8.89%和90.11%。
祁连山含煤区木里矿区侏罗系煤储层对应的孔隙体积比为565，438+0.365，438+0%，48.55%和0.65，438+0.04%，对应的面积比分别为27.33%，765，438+0.65，438+0.04%和65，438+0.54。大同矿区侏罗系煤层对应的孔隙体积比分别为11.67% ~ 16.87%，52.69% ~ 76.33%和12.00% ~ 30.44%，对应的面积比分别为1.67%。海德尔矿区对应的孔隙体积比分别为19.13%、57.38%和23.49%，对应的面积比分别为2.18%、28.30%和69.52%。默勒矿区对应的孔隙体积比分别为13.85%、67.54%和18.61%，对应的面积比分别为1.80%、37.34%和60.85%(表4-27)。
表4-27柴达木盆地及祁连地区煤储层孔隙特征
实验结果表明，柴达木盆地和祁连地区煤样基本上存在三种液氮吸附等温曲线。第一类以柴达木北缘绿草山煤矿为代表。这种曲线前半段平缓上升，呈凸形，后半段急剧上升，说明发生了毛细凝结。吸附线与脱附线接近，反映出一端几乎封闭的毛细管状、大小变化较大的孔隙结构类型，其孔径为5 ~ 10 nm。第二类以柴达木盆地北缘的大煤沟煤矿为代表，孔径5 ~ 100 nm。这种曲线上升平缓，吸附等温线与吸附后压力逐渐降低时得到的解吸等温线不重合，直到相对压力较低时才重合，这就是所谓的“吸附滞后现象”。以柴达木盆地北缘优香煤矿为代表的第三类，吸附曲线上升平缓，解吸曲线与吸附曲线不重合，台阶多，说明存在各种孔径的“墨水瓶”孔隙，不利于煤层气解吸。
(7)低温氮气吸附鄂尔多斯盆地煤储层孔隙特征。
1.孔隙特征
物理吸附依赖于分子间普遍存在的范德华力。因此，吸附能力主要取决于表面积的大小，而不是表面的特殊性质(如化学性质)，其吸附能力随气体压力而变化。
根据低温氮气吸附数据(表4-28)，鄂尔多斯盆地煤储层比表面积为0.208 ~ 12.85 m2/g，其中石炭系-二叠系煤储层比表面积相对较小，如铜川桃园和五堡五一煤矿山西组煤层比表面积分别为0.208 m2/g和2.748 m2/g。陕西榆林和沈北地区侏罗系煤层的比表面积较高，如榆林条沟煤的比表面积为12.85m2/g..而内蒙古东胜煤田低变质煤和汝箕沟高变质煤的比表面积较低。BJH的总孔容为0.0007 ~ 0.0154 ml/g，平均孔径为4.75 ~ 14.78 nm，微孔占4.41% ~ 95.8%，过渡孔占4.73% ~ 79.16%，中孔占0 ~ 10%。
表4-28鄂尔多斯盆地煤的低温氮测试结果
表4-29鄂尔多斯盆地低温氮试验煤孔径分布一览表
图4-22鄂尔多斯盆地煤低温氮气试验孔隙分布
固体对气体的吸附能力由多种因素决定，除了固体和气体本身的种类外，还取决于气体的压力和温度以及固体的比表面积(指1g固体的总表面积)，而比表面积又取决于固体的细分状态，尤其是固体的孔隙结构。与液体不同，固体表面的原子不能自由移动，所以固体表面总是不平整的。固体的表面积是与测定方法相关的相对性质。用气体吸附法测定固体的比表面积，就是以吸附的分子为“尺子”，测量固体的表面积。显然，这种测量的结果也会随着所选吸附分子的大小和形状而变化。其实不管用什么方法，结果必然是相对的。在研究活性炭孔隙结构的基础上(图4-23)，将孔隙分为微孔(孔隙半径小于10 nm)、微孔(孔隙半径在10 ~ 100 nm之间)和中孔(孔隙半径大于100nm)。实验结果表明，大部分表面主要来自微孔。由于煤阶和煤组成的不同，煤储层的比表面积和孔隙结构会有很大差异。
根据比表面积分布曲线，鄂尔多斯盆地煤储层的比表面积曲线类型可分为四类。第一类，比表面积来自微孔和孔隙，贡献相当(图4-24a)。第二种，比表面积主要来自小孔(图4-24b)；第三种，比表面积主要来自微孔，中孔有一定贡献(图4-24c)；第四类，比表面积基本由直径3 nm的微孔贡献(图4-24d)。在测试的样品中，比表面积分布曲线属于第四类，占大多数，主要是中低阶煤储层，如陕西府谷的五一矿、沈北新民矿区的花石矿和柠条塔矿、玉横矿区的条沟煤矿。第一类主要分布在中高变质煤储层中，如宁夏汝箕沟煤矿和陕西铜川矿区。第二类分布在低煤阶煤储层中，如内蒙古东胜煤田；第三类是中低煤阶的高镜质组煤储层，如甘肃华亭煤矿HK80样品。
图4-23活性炭的微孔体积分布
图4-24鄂尔多斯盆地煤储层比表面曲线类型
2.低温下氮吸附等温线的类型
鄂尔多斯盆地煤储层低温氮的等温吸附曲线有三种类型。
第一种属于B型，以内蒙古东胜煤田低阶侏罗系中低阶煤储层为代表。它的吸附线上升平缓，只有当压力接近p0时才变陡(图4-25c)。解吸线平缓下降，然后在中等相对压力下迅速下降。孔结构是由平行板组成的狭缝毛细管。微裂缝测量结果也表明，该区煤储层中微裂缝十分发育。
第二种为D型，以陕西府谷矿区五一矿煤阶为代表(图4-25b)。吸附线缓慢上升，仅在压力接近p0时迅速上升。然而，解吸线总是平缓下降，并与吸附线重合。这类煤储层多发育一端尖灭的非平行裂缝。
图4-25鄂尔多斯盆地煤储层低温氮等温吸附曲线类型
第三种是E型，以陕西沈北新民矿区宁条塔煤矿为代表(图4-25a、图4-24d)。其吸附线缓慢上升，在中等相对压力下，其解吸线急剧下降。属于“墨水瓶”洞发育类型。