基于同步辐射装置定量表征煤孔隙结构非均质性和各向异性

• 作者: 孙强 孙英峰 彭磊 王欣 赵毅鑫
• 来源期刊: 石油勘探与开发
• 学科: 工学
• 关键词: 同步辐射SAXS 同步辐射nano-CT 煤 孔隙结构 非均质性 各向异性
• 年，卷（期）: 2019,（6）
• 所属期刊栏目: 油气勘探
• 页码范围: 1128-1137
• 页数: 10页
• 分类号: TE357
• 字数: 6817字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11698/PED.2019.06.10

摘要

为了定量表征煤孔隙结构非均质性和各向异性,利用同步辐射SAXS(小角X射线散射)获得两种不同变质程度煤样的SAXS图像,通过图像数据处理,得到表面分形(D1)和孔分形(D2),由孔分形(D2)定量表征两种煤样孔隙结构的非均质性,忻州窑煤的孔分形维数为2.74,唐山煤的孔分形维数为1.69,表明忻州窑煤的孔隙结构非均质性要比唐山煤强.利用同步辐射nano-CT(纳米CT)获得煤的三维孔隙结构成像,选取煤样兴趣区域(ROI)并分成一定数量的子块,通过计算子块孔隙度的相对标准偏差的极值来定量表征孔隙结构的非均质性,忻州窑煤的孔隙结构非均质性值为3.21,唐山煤的孔隙结构非均质性值为2.71,表明忻州窑煤的孔隙结构非均质性同样强于唐山煤,即同步辐射SAXS和同步辐射nano-CT获得的孔隙结构非均质性一致.考虑到孔隙结构各向异性和渗流能力各向异性之间的对应关系,孔隙结构各向异性的定量表征通过运用LBM(格子Boltzmann方法)方法计算孔隙结构的渗透率张量来实现,应用渗透率张量特征值和特征向量来表征孔隙结构的各向异性,该方法得到的孔隙结构各向异性得到三维孔隙结构几何形貌的验证.