基于CT表征煤中多尺度孔裂隙发育特征

发布时间：2020-10-12 02:34

　　 煤中孔裂隙的发育规模、尺度、形态、结构及孔径分布决定了煤储层对气体的吸附能力和渗透性能,而吸附能力和渗透性是决定煤层气开发效果的最关键的储层参数之一,所以在煤层气的开发中对煤中的孔裂隙的发育特征尤为关注。以沁水盆地南部潞安矿区五阳井田和晋城矿区成庄井田的3号煤层为研究对象,分别对直径2 mm、2.5 cm和10 cm的多个煤心样品进行CT扫描实验,并基于FDK理论、采取反投影重建方法建立起样品三维空间模型。采用DTM灰度阈值分割方法,对不同尺度煤中孔径大于1.24μm、16.13μm和74.44μm的孔裂隙进行了有效识别,进而利用Avizo图像分析软件和SPASS、Origin等数据分析软件对孔裂隙在三维空间的分布特征进行重构和定量分析。为验证CT识别孔裂隙的准确性,将氩离子抛光+扫描电镜下测定的孔隙尺度和压汞测试(MIP)测定的孔容分布与CT扫描的定量结果进行了系统比较。主要得出以下认识:(1)对比分析了分水岭法、最大类间方差(OTSU)法和数字地面模型(DTM)灰度阈值分割法在煤岩样CT切片中识别孔裂隙的可操作性和准确性,发现DTM灰度阈值分割方法更适合于煤中孔裂隙的识别,通过对比DTM方法识别的裂隙与扫描电镜下观察到的裂隙的展布形态与开度,发现二者结果基本一致,证明DTM灰度阈值分割法可以较为准确地识别煤样中的孔裂隙。(2)利用Avizo软件建立了不同尺度样品中孔裂隙的可视化空间展布模型,通过对比不同样品孔裂隙的空间分布规律,发现煤中孔裂隙分布非均一性较为明显,孔隙绝大部分呈封闭孔状态散布在煤基质中,裂隙连通性较好基本与层面垂直或大角度相交。(3)通过对比直径2 mm、2.5 cm和10 cm的多种尺度样品的CT扫描结果,发现它们分别可以识别孔径大于1.24μm、16.13μm和74.44μm的孔裂隙,基于孔裂隙的可视化数字模型对孔裂隙的孔容进行了定量表征,结合压汞实验结果对比分析,发现与压汞孔容相比CT孔隙度在不同样品之间变化较大;对于直径2 mm样品CT扫描可以对孔径大于15μm的孔隙进行准确定量表征,对与直径25 mm样品可以对孔径大于40μm的孔裂隙进行准确定量表征。(4)对比分析不同样品中孔裂隙发育的差异性,并结合渗透率实验结果,证实连通性裂隙的发育规模是决定渗透性好坏的关键因素。
【学位单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD712
【部分图文】：

煤中孔隙/裂隙测定法方法

技术路线图

五阳、成庄矿区地理位置图
【参考文献】

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本文编号：2837504