注水煤样细观结构分形特征及渗透特性研究
发布时间：2021-02-09 10:22
煤层注水是目前世界上普遍使用的矿井灾害综合防治技术,该技术的理论基础之一是压力水在煤体中的渗透特性,因煤是一种内部含有裂隙-孔隙双重结构的多孔介质,水在煤体中的渗透特性与煤体内部结构密切相关。为建立煤体渗透特性与孔隙结构间的关系,本文基于核磁共振实验测试了煤层注水过程中,在不同围压及孔隙水压下煤样孔隙结构特征及渗流特性;通过高压压汞实验对注水前后煤样内部孔隙分布特征进行了测试。核磁实验结果表明,注水煤样内部裂-孔隙结构交错分布,孔径分布差异明显,过渡孔所占体积比例最多,大孔次之,微孔及中孔所占体积比例最少;注水过程中,高压水的扩孔作用可以沟通孔隙网络,而围压的增加则会增大煤样骨架应力,压缩煤样,使孔体积减小,注水过程最终会形成孔隙储水-裂隙导流的现象。结合压汞实验可知,煤层注水过程中的水的渗流过程会使煤样骨架发生压缩变形,从而改变煤样内部孔隙分布,但是不会对煤样骨架产生脆性破坏,注水结束后,煤样内部产生的变形会在弹性能的作用下恢复原状。基于核磁共振实验及高压压汞实验数据,结合分形几何理论对煤样孔隙结构的分形特征进行了分析。结果表明:根据核磁实验结果测算的分形维数能较好的表征全尺度范围内...
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１加工设备及煤样图??Ｆｉｇ?２．１?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｃｏａｌ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ??２．２高压注水煤样核磁共振实验??
零＿?■震譯??■＂＇ｈ＝５０ｍｍ?寸??隱?Ｕ??图２．１加工设备及煤样图??Ｆｉｇ?２．１?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｃｏａｌ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ??２．２高压注水煤样核磁共振实验??２．２．１核磁实验设备及实验方案??２．２．１．１核磁实验设备??实验设备如图２．２所示，实验装置主要由核磁共振分析与成像系统、高压??渗流模块、耐高压探头线圈等组成，核磁部分采用ＭａｃｒｏＭＲ－１５０－Ｈ－Ｉ型低场核??磁共振设备，该型号是纽迈公司推出的大口径核磁分析与成像系统，整体呈立??柜式，外观简洁大方，拥有Ｃ型大空腔磁体，适用范围广，推拉式进样设计，??集分析和成像于一体。其磁体类型为稀土钕铁硼材料永磁体，磁场强度为??０．３±０．０５Ｔ，仪器主频率为１２．８ＭＨｚ，探头线圈直径：１５０ｍｍ，配套最新一代全??数字化谱仪，在提高样品图像的分辨率的同时，能满足不同尺寸样品（最大０??１５０ｍｍ）的测试需求。信号采集频率为２５０ＫＨｚ
所以可以将６谱图转换为孔径分布图。??２．２．１．２实验方案及实验流程??实验过程中，如图２．３所示，首先将样品放在烘箱中，在６０°Ｃ条件下烘干??２４小时，其后将样品取出，称重，将样品放入岩心夹持器，测试煤样的乃谱，??连接好管线，用氟油通过围压液入口注入施加围压，通过注水口注压力水，以??还原煤层注水过程中受水力影响区域内煤体的真实受力情况。??实验过程为：首先给岩心施加固定围压（ｌＯＭＰａ）、回压（８ＭＰａ）条件，??５ｈ内系统无泄漏现象则为合格。其后将注水压力固定为５．００ＭＰａ，分别将围压??升高为１２．００ＭＰａ、１６．００ＭＰａ、２０．００ＭＰａ，其后将注水压力固定为８．００ＭＰａ，将??围压分别设置为１２．００ＭＰａ?１６．００ＭＰａ、２０．００ＭＰａ，测试每个压力点稳定后岩心??的丁２谱、孔隙度、液测渗透率，研宄固定注水压力情况下围压变化对孔隙结构??的影响；然后固定围压为１６．００ＭＰａ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于核磁共振和低温氮吸附的煤层酸化增透效果定量表征[J]. 李胜,罗明坤,范超军,毕慧杰,任延平. 煤炭学报. 2017(07)
[2]沁水盆地古县区块煤系“三气”储层孔隙特征对比[J]. 杨晓东,张苗,魏巍,李娟,傅雪海. 天然气地球科学. 2017(03)
[3]煤层注水时间与水分增值及影响范围[J]. 赵尤信,齐庆杰,吴宪,李艳川. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2016(08)
[4]基于CT三维重建与逆向工程技术的煤体数字模型的建立[J]. 王刚,杨鑫祥,张孝强,薛娇,李文鑫. 岩土力学. 2015(11)
[5]基于显微CT的不同煤体结构煤三维孔隙精细表征[J]. 李伟,要惠芳,刘鸿福,康志勤,宋晓夏,冯增朝. 煤炭学报. 2014(06)
[6]水分对煤体瓦斯吸附及径向渗流影响试验研究[J]. 刘震,李增华,杨永良,季淮君. 岩石力学与工程学报. 2014(03)
[7]基于MRT-LBM的分形裂隙网络渗流数值模拟[J]. 樊火,郑宏. 中国科学:技术科学. 2013(12)
[8]分形理论的发展研究概述[J]. 解军强. 科教导刊(上旬刊). 2013(09)
[9]基于压汞分形的高变质石煤孔渗特征分析[J]. 姜文,唐书恒,张静平,吴敏杰,孙鹏杰,曹晖. 煤田地质与勘探. 2013(04)
[10]煤层气储层孔隙结构分形特征定量研究[J]. 杨宇,孙晗森,彭小东,李军,彭少涛. 特种油气藏. 2013(01)
博士论文
[1]岩石孔隙结构三维重构及微细观渗流的数值模拟研究[D]. 王金波.中国矿业大学（北京） 2014
硕士论文
[1]煤孔隙结构和煤对气体吸附特性研究[D]. 孟宪明.山东科技大学 2007
本文编号：3025487
【文章来源】：山东科技大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１加工设备及煤样图??Ｆｉｇ?２．１?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｃｏａｌ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ??２．２高压注水煤样核磁共振实验??
零＿?■震譯??■＂＇ｈ＝５０ｍｍ?寸??隱?Ｕ??图２．１加工设备及煤样图??Ｆｉｇ?２．１?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ａｎｄ?ｏｒｉｇｉｎａｌ?ｃｏａｌ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ??２．２高压注水煤样核磁共振实验??２．２．１核磁实验设备及实验方案??２．２．１．１核磁实验设备??实验设备如图２．２所示，实验装置主要由核磁共振分析与成像系统、高压??渗流模块、耐高压探头线圈等组成，核磁部分采用ＭａｃｒｏＭＲ－１５０－Ｈ－Ｉ型低场核??磁共振设备，该型号是纽迈公司推出的大口径核磁分析与成像系统，整体呈立??柜式，外观简洁大方，拥有Ｃ型大空腔磁体，适用范围广，推拉式进样设计，??集分析和成像于一体。其磁体类型为稀土钕铁硼材料永磁体，磁场强度为??０．３±０．０５Ｔ，仪器主频率为１２．８ＭＨｚ，探头线圈直径：１５０ｍｍ，配套最新一代全??数字化谱仪，在提高样品图像的分辨率的同时，能满足不同尺寸样品（最大０??１５０ｍｍ）的测试需求。信号采集频率为２５０ＫＨｚ
所以可以将６谱图转换为孔径分布图。??２．２．１．２实验方案及实验流程??实验过程中，如图２．３所示，首先将样品放在烘箱中，在６０°Ｃ条件下烘干??２４小时，其后将样品取出，称重，将样品放入岩心夹持器，测试煤样的乃谱，??连接好管线，用氟油通过围压液入口注入施加围压，通过注水口注压力水，以??还原煤层注水过程中受水力影响区域内煤体的真实受力情况。??实验过程为：首先给岩心施加固定围压（ｌＯＭＰａ）、回压（８ＭＰａ）条件，??５ｈ内系统无泄漏现象则为合格。其后将注水压力固定为５．００ＭＰａ，分别将围压??升高为１２．００ＭＰａ、１６．００ＭＰａ、２０．００ＭＰａ，其后将注水压力固定为８．００ＭＰａ，将??围压分别设置为１２．００ＭＰａ?１６．００ＭＰａ、２０．００ＭＰａ，测试每个压力点稳定后岩心??的丁２谱、孔隙度、液测渗透率，研宄固定注水压力情况下围压变化对孔隙结构??的影响；然后固定围压为１６．００ＭＰａ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于核磁共振和低温氮吸附的煤层酸化增透效果定量表征[J]. 李胜,罗明坤,范超军,毕慧杰,任延平. 煤炭学报. 2017(07)
[2]沁水盆地古县区块煤系“三气”储层孔隙特征对比[J]. 杨晓东,张苗,魏巍,李娟,傅雪海. 天然气地球科学. 2017(03)
[3]煤层注水时间与水分增值及影响范围[J]. 赵尤信,齐庆杰,吴宪,李艳川. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2016(08)
[4]基于CT三维重建与逆向工程技术的煤体数字模型的建立[J]. 王刚,杨鑫祥,张孝强,薛娇,李文鑫. 岩土力学. 2015(11)
[5]基于显微CT的不同煤体结构煤三维孔隙精细表征[J]. 李伟,要惠芳,刘鸿福,康志勤,宋晓夏,冯增朝. 煤炭学报. 2014(06)
[6]水分对煤体瓦斯吸附及径向渗流影响试验研究[J]. 刘震,李增华,杨永良,季淮君. 岩石力学与工程学报. 2014(03)
[7]基于MRT-LBM的分形裂隙网络渗流数值模拟[J]. 樊火,郑宏. 中国科学:技术科学. 2013(12)
[8]分形理论的发展研究概述[J]. 解军强. 科教导刊(上旬刊). 2013(09)
[9]基于压汞分形的高变质石煤孔渗特征分析[J]. 姜文,唐书恒,张静平,吴敏杰,孙鹏杰,曹晖. 煤田地质与勘探. 2013(04)
[10]煤层气储层孔隙结构分形特征定量研究[J]. 杨宇,孙晗森,彭小东,李军,彭少涛. 特种油气藏. 2013(01)
博士论文
[1]岩石孔隙结构三维重构及微细观渗流的数值模拟研究[D]. 王金波.中国矿业大学（北京） 2014
硕士论文
[1]煤孔隙结构和煤对气体吸附特性研究[D]. 孟宪明.山东科技大学 2007
本文编号：3025487
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