煤孔隙分形特性及其吸水性能的研究_秦跃平
不同煤阶煤样孔隙结构表征及其对瓦斯解吸扩散的影响
(1. School of Emergency Management and Safety Engineering,China University of Mining and Technology( Beijing) ,Beijing 100083,China; 2. State Key Lab of Coal Resources and Safe Mining,China University of Mining & Technology( Beijing) ,Beijing 100083,China; 3. State Key Lab Cultivation Base for Gas Geology and Gas Control,Jiaozuo 454000,China)
Pore structure characterization of various rank coals and its effect on gas desorption and diffusion
LI Xiangchun1,2,3 ,LI Zhongbei1,2 ,ZHANG Liang1,2 ,GAO Jiaxing1,2 ,NIE Baisheng1,2 ,MENG Yangyang1,2
Abstract:Based on the gas adsorption theory,the low-temperature liquid nitrogen gas adsorption ( LT-N2 GA) ,CO2 adsorption and scanning electron microscopy ( SEM) were used to analyze the pore structures of eight coal samples with different metamorphisms from the aspects of pore volume,specific surface area ( SSA) ,pore size distribution and pore shape. Coal particle gas desorption and diffusion experiments were carried out. Tortuosity of the coal samples and the
软煤层孔隙结构与强化增透技术研究现状
软煤层孔隙结构与强化增透技术研究现状发布时间：2022-11-28T03:27:35.622Z 来源：《城镇建设》2022年第14期第7月作者：侯斌[导读] 松软煤层因其透气性差、强度低侯斌大唐集团鄂尔多斯市国源矿业有限公司内蒙古鄂尔多斯 010300摘要：松软煤层因其透气性差、强度低、瓦斯放散能力强等特点极易诱发瓦斯事故灾害，为此，科研工作者做了大量的研究工作。
本文采用文献综述的方法对软煤孔裂隙结构特征、瓦斯吸附解吸规律研究现状进行了阐述，指出了不足之处。
同时，从软煤增透技术原理角度出发，总结了现有软煤增透促抽技术，并分析了其局限性和使用条件。
关键词：软煤，孔裂隙，吸附解吸，增透促抽1.引言随着我国煤矿开采深度的不断增加，深部煤层复杂的地质构造、高地应力、高瓦斯压力和含量、低渗透率、低强度等特点进一步加深。
软煤是在一期或多期构造应力作用下煤体原生结构、构造发生不同程度的脆裂、破碎或韧性变形或叠加破坏甚至达到内部化学成分和结构变化的构造煤。
研究软煤层孔隙结构特征及其中瓦斯运移规律是掌握软煤层瓦斯涌出规律的前提，采用合适的软煤增透措施是提高瓦斯抽采率，也是实现煤与瓦斯安全共采的基础，因此对低渗软煤的研究现状进行总结与分析，对软煤研究方向与发展有着重要的现实意义。
2．软煤孔裂隙特征研究现状软煤是一种孔-裂隙双重介质，其孔隙特征决定着软煤的吸附、扩散和渗流特性。
前人对软煤孔裂隙结构特征做了大量研究，许满贵等基于分形几何理论，采用低温氮吸附试验方法，对软硬煤体孔隙结构特征研究后得出软煤孔隙数量比硬煤较多，孔隙内表面更大，对瓦斯的吸附势能大。
顾熠凡等基于压汞法分析对比了软、硬无烟煤孔隙结构特征得出软煤微孔孔体积较为发育，总孔面积略高于硬煤。
孟然等通过压汞实验、低温氮吸附实验、扫描电镜实验、X 射线衍射实验，得出软煤内孔隙主要以小孔、微孔为主,并分析了软煤孔隙结构分形特征规律。
田敬等通过压汞法分析了软硬煤孔隙结构，得出了软煤的孔容及表面积大于硬煤，对煤层气的吸附能力更佳的结果。
封闭空间内煤粒瓦斯解吸实验与数值模拟
封闭空间内煤粒瓦斯解吸实验与数值模拟秦跃平;郝永江;刘鹏;王健【摘要】为研究瓦斯在煤粒中流动的基本规律,设计了封闭空间内的煤粒瓦斯解吸实验,分别以菲克和达西定律为基础,建立了该条件下煤粒瓦斯放散的数学模型,通过有限差分的方法进行离散并编制程序进行解算,最终实验和数值模拟都得到了4种粒径的煤样在不同初始压力下累积解吸量随时间的变化关系.根据实验和模拟结果分别绘制ln[1-(Qt/Q∞)2]-t关系图进行对比,结果表明:在菲克模拟中,无论扩散参数B如何变化,其结果始终为一条直线;而达西模拟和实验结果有明显的曲线特征并且两者拟合度较高,说明在封闭空间内煤粒中的瓦斯流动更符合达西定律.结合以往研究可知,无论外部压力变化与否,瓦斯在煤粒内的流动都服从达西定律而不是菲克定律.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)001【总页数】6页(P87-92)【关键词】封闭空间;煤粒;瓦斯;菲克扩散;达西渗流;有限差分【作者】秦跃平;郝永江;刘鹏;王健【作者单位】中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TD712责任编辑:张晓宁秦跃平,郝永江,刘鹏,等.封闭空间内煤粒瓦斯解吸实验与数值模拟[J].煤炭学报,2015,40(1):87-92. doi:10. 13225/j. cnki. jccs. 2014. 0346Qin Yueping,Hao Yongjiang,Liu Peng,et al. Coal particle gas desorption experiment and numerical simulation in enclosed space[J]. Journal of China Coal Society,2015,40(1):87-92. doi:10. 13225/j. cnki. jccs. 2014. 0346煤粒瓦斯流动的基本规律一直是广大学者研究的重要问题,是涉及煤层瓦斯含量测定、突出危险性预测参数测定、各种采掘工艺条件下落煤的瓦斯涌出和煤层气开发等方面的关键问题[1-3]。
低煤阶煤储层孔隙结构特征及其扩散方式
ｔ ｉ ｃ ｓ ，ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｏ ｆ ｐ ｏ ｒ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ａ ｍｏ ｎ ｇ ｎ ａ ｎ ｏ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｐ ｏ ｒ ｅ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｅ ｓ —
ＬＯ Ｗ Ｒａ ｎ ｋ Ｃｏ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ Ｐｏ ｒ ｅ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍ ｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｅ Ｄｉ ｆ ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｅ Ｍａ Ｘｉ ｎ ｙ ｕ ａ ｎ ， Ｂ ａ ｉ Ｎａ ｎ ａ ｎ ｄ Ｗａ ｎ ｇ Ｙｏ ｕ ｚ ｈ ｉ （ １ ． Ｘ ｉ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ ， Ｃ Ｂ Ｍ Ｃ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｃ Ｎ Ｐ Ｃ ， Ｂ ａ ｏ ｄ ｅ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ ０ ３ ６ ６ ０ ０ ；
２ ． 大庆油 田有限责任公司 勘探开发研究 院 ， 黑龙江 大庆 １ ６ ３ ７ １ ２ ） 摘 要： 采用数值模拟 、 扫描 电镜 、 低温氮 吸附曲线对呼和湖 凹陷不 同构造 位置煤岩储集空 间类 型和孔 隙结构特征 进行 系统研究 ， 分 析构造作用对孔 隙系统的控制作用 ， 探讨 不 同压力下 甲烷气 体在纳米级孔 隙中扩散方 式。研究 表明： ①洼槽 区以原生孔隙和 内生裂缝 为主 ； 斜坡带构 造相对活跃 ， 以反映构造行迹 的碎 粒孔 和张性 、 剪性裂缝为 主， 裂缝数量明显增多 ， 规模 扩大 ， 对改善渗透性意义较大 。②煤岩孔隙 的比表面积与孔体积具有较好的正相关关 系， 与平均孔径呈负相关性 ， 斜坡带孔 隙遭 到破坏 ， 微孔数量增多 ， 比表 面积 和孔体积较洼槽 区成倍增长 ， 煤岩对 甲 烷 的吸附能力增强 。利用 吸附 、 脱附 曲线特征对煤岩孔隙结构特征进行评价 ， 斜 坡带 相对 于洼槽 区孔隙系统复杂 ， 利于 吸附， 难于解吸 。③斜坡带和洼槽区在采气初期 甲烷 以分子扩散为主 ， 随着 压力 的降低 ， 由于孔隙结构的差异
不同变质程度煤体微孔多重分形特征研究
不同变质程度煤体微孔多重分形特征研究
金霏阳;陈学习;高泽帅
【期刊名称】《煤矿安全》
【年(卷),期】2024(55)3
【摘要】为研究不同变质程度煤体微孔孔径多重分形的特征,根据低温液氮吸附实验数据,运用多重分形理论对4种不同变质煤体样品微孔的多重分形特征、以及孔隙特征与变质程度之间的关联展开研究。
结果表明:4种煤样微孔均具备了多重分形的典型特征,变质程度越高煤样的微孔分布非均质性越强,其微小孔拥有更大的比表面积,将会为瓦斯气体提供更多的吸附位,拥有更大的解吸量;4种煤样的微孔孔径多分布在孔隙空间较为狭小的区域中,约为7~9 nm;微孔结构在弱变形作用下的非均质性明显,在此区域内,较大的孔径分布均一;但从整体看,其连通性与变质程度关系不明显且孔隙以聚集和分布不均匀为主导。
【总页数】9页(P9-17)
【作者】金霏阳;陈学习;高泽帅
【作者单位】华北科技学院矿山安全学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD712
【相关文献】
1.不同变质程度煤的煤岩特征及其加热动态
2.不同变质程度煤孔隙结构分形特征对瓦斯吸附性影响
3.扫描电镜下不同煤体结构煤微孔隙特征研究
4.不同变质程度煤
体瓦斯解吸迟滞特征实验研究5.西山煤田不同变质程度煤孔隙结构分形特征及影响因素研究
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基于分形理论的储层特征及压裂造缝机理研究
基于分形理论的储层特征及压裂造缝机理研究一、简述本文基于分形理论，对储层特征及压裂造缝机理进行了深入的研究。
分形理论作为一种研究不规则、复杂现象的有效工具，为我们理解和描述储层孔隙介质和裂缝介质的微观特征提供了全新的视角。
我们应用分形几何方法，对储层孔隙介质的微观特征进行了详细分析。
通过构建基于分形特征参数的孔隙介质有效应力模型，我们定量地描述了孔隙介质结构特征在骨架颗粒和孔隙流体支撑总应力时起到的协调关系。
这一模型不仅将孔隙介质的微观参数和宏观统计参数紧密联系在一起，还为后续的水力压裂造缝机理研究奠定了坚实的基础。
我们基于孔隙介质有效应力的分形模型，重新推导了井壁围岩应力状态方程，并进而推导了裸眼完井、射孔完井情况下含有分形参数的压裂起裂判别准则。
这一工作不仅丰富了压裂起裂理论，也为实际压裂施工中的参数选择和优化提供了理论依据。
我们还应用分形几何方法分析了储层裂缝介质的分布特征，并通过建立三维可视化平台模拟了裂缝介质系统的三维分布。
模拟结果表明，分形方法能够很好地描述单一裂缝的随机性和整体裂缝系统的复杂性，为裂缝性储层的建模和压裂造缝机理的研究提供了有力支持。
本文通过应用分形理论对储层特征及压裂造缝机理进行了深入研究，取得了一系列创新性的成果。
这些成果不仅有助于我们更深入地理解储层的微观结构和压裂造缝机理，也为实际压裂施工中的参数选择和优化提供了重要的理论指导和技术支持。
1. 储层特征与压裂造缝的重要性储层特征及其压裂造缝机理研究在石油勘探与开发领域中具有举足轻重的地位。
储层作为油气藏的主要载体，其物理和化学特性直接决定了油气的储存和流动能力。
而压裂造缝作为一种有效的增产技术，能够通过人工方式在储层中形成裂缝网络，从而提高储层的渗透性，增加油气产量。
储层特征的研究是理解油气藏形成和分布的基础。
储层的孔隙结构、渗透率、岩石类型等特性不仅影响油气的储存和运移，还直接关系到开采过程中的流体流动和产能释放。
基于低温液氮吸附实验的变形煤孔隙分布及其分形特征
基于低温液氮吸附实验的变形煤孔隙分布及其分形特征郎伟伟;宋志敏;刘高峰;任建刚【期刊名称】《河南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】选择平顶山十二矿和焦作中马村矿不同煤体结构的肥煤和无烟煤进行低温液氮吸附实验，分析研究变形煤的孔隙特征及其分形特征。
研究表明，过渡孔和微孔是煤层气吸附发生的主要场所，其中微孔起着重要作用；分形维数反映了煤的煤化程度，即分形维数越大、煤化程度越深；分形维数表征孔容按孔径大小变化的分布特征，且分形维数与孔容含量有较好的相关关系。
【总页数】4页(P34-37)【作者】郎伟伟;宋志敏;刘高峰;任建刚【作者单位】河南省煤田地质局，河南郑州450009;河南工程学院资源与环境学院，河南郑州451191; 河南省高校煤矿清洁开发与资源利用工程技术研究中心，河南郑州451191;河南理工大学资源环境学院，河南焦作454003;河南省高校煤矿清洁开发与资源利用工程技术研究中心，河南郑州451191; 河南理工大学资源环境学院，河南焦作454003【正文语种】中文【中图分类】P618.11【相关文献】1.基于低温液氮吸附实验的成庄井田3号煤孔隙特征研究 [J], 李友谊;王宇红;杨昌永2.基于低温液氮吸附实验的成庄井田3号煤孔隙特征研究 [J], 李友谊;王宇红;杨昌永;3.基于低温液氮吸附实验的寺河煤层气区块3号煤孔隙特征研究 [J], 申晋国4.基于压汞、低温液氮、X射线小角散射的低阶煤储层孔隙分形特征对比 [J], 邹俊超;杨政;蓝贵港;李利杨;韦朗婷;王安民;魏迎春5.基于低温液氮吸附法的煤岩孔隙分形特征 [J], 李小彦;邵玉宝;朱裕振;邹明俊;徐晓天因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高煤阶煤孔隙结构及分形特征
高煤阶煤孔隙结构及分形特征李振;邵龙义;侯海海;郭双庆;赵升;姚铭檑;阎纯忠【摘要】高煤阶煤与中低煤阶煤在孔隙结构特征方面存在明显差异,分形理论为定量描述高煤阶煤储层孔隙特征提供了有效手段.基于扫描电镜、压汞实验和孔渗测试,以华北地区最大镜质体反射率(R0.max)在1.9％～2.95％之间的9个煤样为研究对象,采用分段回归的方法对各样品进行不同孔径段分形维数计算,并讨论了孔隙结构分形维数与孔隙体积百分比、Ro,max、孔隙度和渗透率的关系.结果表明,高煤阶煤微小孔发育,半封闭孔含量较高,孔隙连通性一般,且孔隙结构具有明显的分段分形特征,同一煤样的超大孔(孔隙半径r＞5 μm)、大孔(0.5 μm＜r＜5 μm)、中孔(0.05μm＜r＜0.5μm)和微小孔(r ＜0.05 tμm)的分形维数依次减小;各煤样超大孔、大孔、中孔分形维数均随Ro.max增加而增加,随对应孔隙体积百分比增加而减小;孔隙度或渗透率与超大孔、大孔和中孔、微小孔分形维数分别呈二次相关、线性正相关、负相关;各分形区间分形维数分布的偏度和峰度与孔隙度或渗透率分别呈高度正相关和负相关,这为高煤阶煤孔隙度、渗透率提供了理想的线性方程(y=ax+b)预测模型.%Significant differences exist in pore structures between highrank coals and medium-low rank coals,and the principle of fractal geometry is an effective tool for quantitatively describing pore characteristics of high rank coal reservoirs.The experiments comprising scanning electron microscopy,mercury intrusion,porosity and permeability testing were performed on nine coal samples (R from 1.9％ to 2.95％) from North China.The pore fractal dimensions of samples were calculated using the subsection regression method and the relationships between the pore fractal dimension and different parameters including pore volumepercent,coal degree of metamorphism,porosity and permeability were discussed.The results show that coal samples are characterized by abundant micro-ascopores,relatively high semi-closed porecontent,general pore connectivity and clearly piecewise fractal dimensions.For each sample,fractal dimensions of supermacropore (pore radius r ＞5 μm),macropore (0.5 μm ＜ r ＜5 μm),mesopore (0.05 μm ＜ r ＜0.5 μm) and micro-ascopore (r ＜0.05 μm) decrease in turn.In addition,fractal dimensions of these pores except micro-ascopores increase with the increasing R and decreasing pore volume percent for all samples.The correlations between coal porosity (or permeability) and fractal dimensions of supermacropore,macropore and mesopore,micro-ascopore present as quadratic,linearly positive and linearly negative curves,respectively.The skewness and kurtosis of fractal dimension distribution for each sample are positively and negatively associated with porosity or permeability respectively.Meanwhile,based on skewness and kurtosis,the prediction models of linear equations (y =ax + b) can be used to predict porosity and permeability of high rank coals.【期刊名称】《现代地质》【年(卷),期】2017(031)003【总页数】11页(P595-605)【关键词】高煤阶煤;孔隙结构;分形维数;压汞实验【作者】李振;邵龙义;侯海海;郭双庆;赵升;姚铭檑;阎纯忠【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;河南省煤田地质局三队,河南郑州450046;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;河南省煤田地质局三队,河南郑州450046【正文语种】中文【中图分类】P618.11;TE122.2煤储层具有复杂的孔裂隙系统和很强的非均质性[1-2]，同时煤中的孔裂隙系统跨越的空间尺度大，影响着煤中气体的吸附和运移[3-5]。