利用低場核磁共振技術，開展關于液氮凍結時間，凍融循環，煤體含水率和煤變質程度對凍融煤體物性改造規律的探索試驗。4種凍融變量對凍融煤體的孔隙結構、孔隙度和滲透率均具有不同的改造規律。其中凍融循環次數對煤體物性的改造尤為明顯。液氮對不同煤階煤體物性的改造規律受煤體初始孔隙度影響，一般情況下，改造效果為：褐煤＞無煙煤＞煙煤。以期獲得凍融變量對煤體孔隙結構和滲透率等物性參數的影響規律，為煤儲層的液氮循環壓裂技術提供數據支持。低場核磁共振技術在地質與礦業領域具有極大的應用前景和推廣價值，有望成為地礦領域的常規化和標準化設備。

測量煤孔隙特征的常見方法

煤體的孔隙特征包括煤體孔徑的大小，連通性，以及孔隙數量的分布和比例。表征煤體孔徑的方法一般分為定性分析法和定量分析法，其中定性分析包括：光學顯微鏡，掃描電子顯微鏡和透射電鏡；定量分析方法包括：壓汞法，氮氣吸附法，二氧化碳吸附法，SAXS/ SANS，微型CT。上述孔徑測試方法在一些方面具有局限性：低的測試效率，有限的孔徑測試范圍，損壞原始孔隙結構。在圖1中，列出了不同孔隙特征測試方法的適用孔徑范圍：壓汞法（100nm~100μm），氮氣吸附（2~100nm），二氧化碳吸附（0.4~2nm），SAXS/ SANS（1~100nm）等。

甲烷分子的直徑一般介于0.34~0.37nm，并且煤體中的絕大部分甲烷分子都吸附在小于10nm的孔隙中，在圖1所述的方法中，核磁共振具有最大的孔徑測試范圍，且核磁共振技術具有無損性和測試的高效性。因此核磁共振技術能更加精確地表征煤體中甲烷吸附和滲流空間。實驗設備和流程如圖2所示。

圖1 煤體孔隙特征測試方法適用范圍（nm）對比圖

圖2 實驗設備及實驗流程