深层煤层气开发面临高矿化度与低渗透性的双重制约，本研究以新疆和什托洛盖盆地（HM）与三塘湖盆地（T1）井下1500米以深的低阶煤为研究对象，通过厌氧生物降解实验，结合场发射扫描电镜（FE-SEM）原位观测、低温气体吸附（N₂和CO₂）及分形理论，系统揭示了微生物对煤岩产气性能及孔隙结构的协同改造机制。实验菌种源自当地矿井水中的甲烷菌群，煤样经富集培养21天后，分析其产气特征与孔隙结构演化规律。
结果表明，微生物降解提升了低阶煤的生物产气能力。HM煤样累计甲烷产量（210.38–234.07 µmol/g）高于T1煤样（61.01–165.62 µmol/g），且所有煤样均在培养第9天出现产气高峰。煤阶较低、孔隙相对发育、比表面积较大的煤岩表现出更显著的生物甲烷潜力，说明煤岩固有物性对微生物代谢效率具有重要影响。
FE-SEM原位观测显示，微生物对煤基质的作用呈现多模式形态响应：微生物活动可诱发新微裂隙、扩大孔喉，从而增强孔隙连通性；同时部分微孔因有机质降解而发生坍塌或闭合，亦有区域因基质收缩导致原有裂隙宽度变化。营养液浸泡对照组裂隙仅轻微扩宽，表明微生物改造与物理化学作用共同参与储层结构演变。电镜图像中可见椭球状微生物聚集分布于煤表面，证实其在煤基质上的定殖与代谢活动。
多尺度孔隙结构定量表征表明，微生物作用显著优化了孔隙系统。低温CO₂吸附结果显示，微生物降解后微孔体积与比表面积普遍降低，T1型煤样响应尤为显著，其孔容下降幅度超过50%，主峰高度明显降低，反映微孔塌陷与结构重组。低温N₂吸附实验进一步揭示，微生物作用使中孔和大孔的孔径扩大、孔容增加，吸附-脱附曲线滞回环右移，BET比表面积整体下降，平均孔径宽度（APW）显著增大，HM与T1煤样APW分别增至6.68–11.52 nm和13.63–18.87 nm，孔隙分布向更大孔径迁移，表明微生物促进孔隙合并与扩孔作用。
分形维数分析为孔隙结构非均质性演化提供定量依据。基于FHH模型的计算显示，微生物作用后，低相对压力区分形维数D1（表征微孔表面粗糙度）与高相对压力区分形维数D2（表征中大孔复杂性与连通性）均呈下降趋势，说明孔隙结构趋于均质化、表面更平滑、孔径分布更集中，整体连通性提升。这一变化与气体吸附-解吸行为改善以及渗流能力增强相一致。
等温吸附实验结果表明，微生物降解作用虽轻微降低了煤体的甲烷吸附容量，但通过显著扩增大孔体积与优化孔喉连通性，有效改善了甲烷的解吸动力学过程。综合来看，微生物技术通过降解有机质、调整多尺度孔隙分布、增强系统连通性和导流能力，为深层高矿化度低渗煤储层提供了一种绿色、高效的增产途径。
 

深部煤储层；微生物降解；孔隙结构；低阶煤；场发射扫描电镜；多尺度表征