煤体孔隙结构分形特征研究

基于6个煤矿不同煤样的压汞和扫描电镜实验结果,绘制各个煤样的log[d VP(r)/dp(r)]与log p(r)的散点图,结合分形理论计算煤样的分形维数、分析散点图不同趋势特征,利用十进制分类系统计算煤样的孔径分布特征。     

不同煤体结构煤的孔隙结构分形特征及其研究意义

煤层气的赋存和产出与煤储层孔隙系统的发育程度有关,原生结构煤层受到破坏变形后其孔隙结构特征将发生明显的变化,从而影响煤层气的吸附/解吸和扩散过程。通过对沁水盆地赵庄井田3号煤层不同煤体结构样品进行低温液氮、低压二氧化碳吸附分析和等温吸附试验,分析了不同破坏强度煤的孔隙结构和吸附性变化规律;应用试验数据和数值分形模型,揭示了不同煤体结构煤的孔隙结构分形特征及其对煤中甲烷吸附、扩散的影响。结果表明：随着煤体结构破坏强度的增大,煤的比表面积和孔隙容积均增大,50～300 nm的孔隙所占比例逐渐降低,2～50 nm的微孔和中孔以及小于2 nm的超微孔增加,超微孔为煤中主要吸附孔,孔径主要分布在0.45～0.65 nm和0.80～1.0 nm。N₂、CO₂和CH₄的吸附量随煤体结构破坏程度的增大而增加,吸附性由大到小顺序为原生结构>糜棱结构>碎粒结构>碎裂结构。微孔、中孔和大孔孔隙结构分形维数表明,构造变形后的煤孔隙结构将被简单化,破坏程度较强的煤具有较粗糙的孔隙表面(对应较高的D₁)和较为...     

煤体孔隙结构及分形特征的实验研究

采用低温氮吸附实验测定6种煤样的孔隙参数及等温吸附曲线,研究煤样孔隙表面分维数与孔隙参数之间的关系。采用FHH模型计算各煤样的孔隙表面分形维数。结果表明:表面分维数能够较好地表征孔隙结构的非均质性及复杂性;分形维数越大,孔隙结构越复杂、孔隙表面越不规则。     

煤体孔隙结构毛细管压力特征研究

基于6个不同煤样的孔隙结构参数测定和压泵实验,分析了潞安矿区内煤样的孔隙结构定量特征,绘制毛细管压力、水银饱和度的关系曲线,结合最大进退汞饱和度来判断其孔隙结构的连通性和孔渗性,得出潞安矿区内孔渗特征表现为低渗性结构。进一步应用毛细管法对矿区内孔渗特征进行评价。     

活性炭孔隙结构分形特征研究

基于传统的欧氏几何方法测定的活性炭性能指标因易受测试条件的影响而缺乏可比性，本文从分形几何角度出发，对活性炭孔隙结构分形的存在进行了证明，并在分形表征方法的推导以及验证等方面开展了一些探讨性工作，利用不同方法测得的活性炭性能数据计算了孔面积的分形维数。     

软煤体孔隙结构影响瓦斯吸附特性的试验研究

为了掌握软煤体孔隙结构对瓦斯吸附特性的影响作用,基于分形几何理论,采用低温氮吸附和恒温吸附试验方法,对软煤体孔隙结构特征及其对瓦斯吸附特性的影响进行研究,并与硬煤相关特性进行对比分析。研究结果表明:软煤初始氮吸附量大于硬煤,软煤呈现的吸附滞后环比硬煤更为明显,且吸附曲线在高相对压力段上升速率更快,软煤比表面积和孔容均大于硬煤,孔隙数量远大于硬煤,尤其是微孔内吸附力场的叠加作用和中孔内的扩散作用使得软煤吸附势能增强,引入吸附停留时间概念,得出软煤表面较多的吸附位使得瓦斯在软煤体表面吸附停留时间更长,软煤表面分形特征更为明显,软煤表面分维数平均是硬煤的1.47倍,软煤的饱和吸附量及达到饱和吸附的速率均大于硬煤。     

冻融循环对煤体孔隙结构的改造特征

为了提高瓦斯抽采效果,探究冻融循环实验对煤体孔隙的改造特征;将真空饱水的无烟煤样放置在冷冻箱(-20℃)中,利用核磁共振T;图谱分析不同冻融循环次数后的致裂效果,研究了煤样冻融前后孔隙结构的变化。结果表明:第1~第3次的冻融循环过程中T;图谱面积增幅较大,且在第3次冻融循环中达到最大值42.41%;第4~第9次冻融循环的T;图谱面积增幅不断减小,冻融循环煤体致裂效果不断减小;在第3次冻融循环过程中,孔隙结构变化最大;综合分析认为3次冻融循环为最佳冻融次数。     

煤岩孔隙结构分形特征表征方法研究

煤岩孔隙结构对煤层气解吸、扩散、渗流具有重要影响。分形理论为孔隙结构研究提供了有效的方法,但目前对煤岩孔隙分形特征的表征方法尚未形成统一认识,需要进一步研究。从分形定义出发,建立了新的煤岩孔隙结构分形特征表征方法,然后通过煤岩压汞实验对分形定义法和文章新建方法进行对比评价,最后对煤岩分形区间和分形维数进行了探讨。结果表明,通过文章提出的毛管压力法确定的分形区间和分形维数与通过分形定义法得到的结果非常接近,是表征煤岩孔隙结构分形特征的有效方法;煤岩在整个孔隙空间上具有分形特征,且其分形维数能够有效表征煤储层非均质性,分形维数越大,煤储层物性越差,非均质性越强。     

采掘煤层底板岩层微观孔隙结构及其分形特征

为确定煤层底板各岩层微观孔隙本质的复杂程度,提升煤炭开采利用价值,以平顶山煤田石炭系煤层底板岩层为例,通过低温氮气吸附实验,对各岩石的微观孔隙结构进行表征。以实验数据为基础,建立孔隙结构体积分形模型,得出砂岩的孔隙结构复杂程度最大,泥岩最小,认清了煤层底板各岩层微观结构的复杂变化特征。     

弱酸及添加表面活性剂对煤体孔隙的影响及分形特征研究

以五轮山煤矿8号煤层为研究对象,经水、乙酸和在乙酸中添加不同表面活性剂对煤样进行浸泡实验,采用压汞法对各样品煤孔隙特征进行分析,并采用Menger海绵模型和Sierpinski垫片模型对孔隙分形进行计算分析。结果表明：所有样品的孔隙分布均呈“M”形;原煤及经水、乙酸处理后的煤样进退汞曲线产生较大的滞后环,在乙酸中添加不同表面活性剂后,煤样进退汞曲线滞后环减小;通过Menger海绵模型计算的分形维数,添加油酸钠的煤样品渗流孔隙和吸附孔隙分形维数为2.76和2.92,其他样品的分形维数均大于3;通过Sierpinski垫片模型计算的分形维数,经水处理后的煤样品分形维数增大,其他样品均减小。     

深部煤储层孔隙结构特征及其分形规律研究

为了研究深部煤储层孔隙结构特征及其分形规律,选取了河北大城地区埋深介于1 000~1 400 m的煤层作为研究对象,通过压汞测试揭示了研究区孔隙结构特征。利用分形维数研究孔隙分形规律,表明深部煤储层孔隙分形维数介于2.241 8~2.424 6,满足分形维数要求,孔隙存在分形特征且为中等复杂结构。     

基于低温液氮吸附软硬煤孔隙结构分形特征研究

采用低温液氮吸附试验对软、硬煤孔隙结构分形特征进行研究,结果表明:软煤的吸附量大于硬煤的吸附量;软煤在高压段的分形维数大于硬煤在高压段的分形维数,软煤的吸附能力大于硬煤的吸附能力;无论对于软煤还是硬煤,低压段的分形维数小于高压段的分形维数,孔隙含量随着孔径的减小迅速增加。     

构造煤孔隙结构的分形特征及其与吸附性的关系

针对煤体结构不同的构造煤样,利用氩离子抛光扫描电镜、等温吸附和低温液氮吸附等实验手段,对研究区煤样孔隙特征及吸附性能进行了研究,并计算了煤样孔隙的分形分维值D1和D2。实验测试的构造煤中,糜棱煤微孔隙形态最为复杂,比表面积最大,吸附能力最强,其次为揉皱煤、鳞片煤和片状煤。     

构造煤裂隙及渗流孔隙分形特征研究

构造煤的孔裂隙系统对煤层气吸附、运移以及瓦斯突出均具有控制作用,选取淮北朱仙庄矿12块不同变形类型构造煤进行显微镜观测和压汞测试,并利用分形方法对样品裂隙系统、渗流孔孔隙系统及二者的关联性进行研究,结果表明:样品显微裂隙信息维数分布于1.2~1.9,孔隙分形维数分布于2.6~3.0;随着煤体变形程度增强,显微裂隙分形维数Dl线性增大,渗流孔隙分形维数Dk在脆性变形阶段变化不大,脆-韧性和韧性变形阶段呈线性减小。Dl增大,样品渗流孔孔容和比表面积呈指数增大,平均渗流孔孔隙直径减小,渗流孔发育程度提高,渗透性增强。孔隙分形维数随裂隙分形维数增大呈抛物线形式减小,以Dl=1.6为界,可根据Dl值将变形环境分为小于1.6的脆性变形环境以及大于1.6的脆-韧性/韧性变形环境。     

基于低温氮气吸附的无烟煤吸附孔隙结构与分形特征表征

通过低温液氮实验探究无烟煤吸附孔隙的结构特征,计算了无烟煤的比表面积、孔径分布、孔体积、分维数等吸附孔结构参数,并进而讨论孔隙结构特征、分形特征的地质意义及储层意义。实验结果表明,储层吸附孔主要是微小孔隙,发育数目较多,孔隙结构复杂,微观储集空间非常细小,显示了吸附孔较强的微观非均质特征。     

构造煤的孔隙结构实验研究

通过对不同煤体结构的低温氮吸附实验发现,各孔径段的孔容比与比表面积比是不对应的,特别是微孔的孔容较小,但是比表面积较大。与原生结构煤相比,共生构造煤在各阶段孔容和比表面积都有所增加。煤储层孔隙是瓦斯的主要聚集场所,而且也是其运移通道;孔隙结构不仅制约着煤体的瓦斯含量,而且对解吸和扩散也有重要影响。