CT三维重构煤体结构及瓦斯渗流数值模拟
发布时间：2021-10-01 06:04
通过CT扫描获得长焰煤切片数据图像,利用Image J将其xy平面切片编辑成60μm×80μm大小,选取其中120张连续切片作为目标区域导入Avizo中对其进行三维重构,使用CFX流体仿真模拟建模的方法,对其进行低压瓦斯渗流模拟,定量分析瓦斯在煤体中的渗流规律。结果表明:煤样孔隙的体积分形维数为2.56,煤样xy切面方向的分形维数在14.2～1.56之间;等价孔隙网络模型相比于球棒模型更为精确,测得煤样孔隙结构模型的孔隙数为1 760,吼道数为956。沿+z方向的压降速度远小于沿-z方向的压降速度;沿-z方向流动的渗流速度远大于+z方向,最大流速达到600 m/s,是沿+z方向的1.5倍;二者的xy切面的平均渗流质量流量的绝大多数数量级大约为10-10kg/s;渗流过程表现为势能和动能之间的转化。
【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(11)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
孔隙结构模型构建
天然多孔岩石往往具有良好的分形特征，煤样具有分形结构，因此可以利用分形维数对煤样孔隙结构进行表征。分形维数越大，孔隙越粗糙，均一性越差[13]。在Avizo中可以利用Fractal Dimension命令对数据进行分形维数的计算。研究利用该命令对孔隙模型进行分形维数计算，算出其体积分形维数为2.56，对于每个xy平面切片上计算出的孔隙表面分形维数进行作图处理，孔隙表面分形维数如图2。从图2可以看出，模型xy切面方向的面分形维数范围在14.2～1.56之间，整体呈震荡起伏状。其中第119个切面的分形维数最大，为1.55，第34个切面的分形维数最小，为1.42。
为了更加形象生动地来表征煤样孔隙结构特征，研究利用Avizo进行孔隙网络模型构建，为了保证构建的准确性，使用其中的Pore Network Model和Auto-Skeleton命令分别对孔隙模型进行网络模型构建以及进行对比验证。利用Pore Network Model命令来进行孔隙网络模型的构建，球棒模型如图3，其中用球体表征孔隙，柱体表征喉道，其整体模型呈现球棒状。通过Auto-Skeleton命令建立目标区域模型的等价孔隙网络模型，网络模型如图4，其中球体表征孔隙，管束表征喉道。从图3和图4可以看出，2种模型都能较好的表征煤样孔隙结构，网络模型比球棒模型更为精确，能够保证一些较小的孔隙和吼道被模型化，更加接近于煤样孔隙结构的真实情况。模型统计煤相关参数见表2。图4 网络模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]X光发散度对多切片扫描相干衍射成像质量的影响[J]. 聂巍,许子健,陶旭磊,邰仁忠,朱志远. 核技术. 2019(05)
[2]基于压汞、低温N2吸附和CO2吸附的构造煤孔隙结构表征[J]. 李阳,张玉贵,张浪,侯金玲. 煤炭学报. 2019(04)
[3]煤岩孔隙结构分形特征表征方法研究[J]. 徐欣,徐书奇,邢悦明,贾慧敏. 煤矿安全. 2018(03)
[4]基于显微CT技术的低压瓦斯渗流特性模拟分析[J]. 周刚,邱磊,王家远. 煤炭科学技术. 2018(01)
[5]煤变质程度对瓦斯吸附能力的控制作用[J]. 张慧杰,张浪,汪东,侯金玲. 煤矿安全. 2017(07)
[6]压力条件对煤体微观孔隙模型水渗流的影响[J]. 白若男. 煤矿安全. 2016(12)
[7]含瓦斯煤体孔隙结构与受载细观变形特征规律研究[J]. 聂百胜,杨龙龙,李默庚,刘帅,张佳斌. 煤炭科学技术. 2016(06)
[8]可控微波场对煤体的孔隙结构及瓦斯吸附特性的影响[J]. 胡国忠,黄兴,许家林,秦伟. 煤炭学报. 2015(S2)
[9]煤层注水压力对注水效果的影响研究[J]. 骆大勇. 矿业安全与环保. 2014(05)
[10]基于显微CT的构造煤渗流孔精细表征[J]. 宋晓夏,唐跃刚,李伟,冯增朝,康志勤,李妍均,相建华. 煤炭学报. 2013(03)
硕士论文
[1]基于LB方法裂隙煤体瓦斯渗流模拟及软件开发[D]. 高明.山东科技大学 2008
本文编号：3417289
【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(11)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
孔隙结构模型构建
天然多孔岩石往往具有良好的分形特征，煤样具有分形结构，因此可以利用分形维数对煤样孔隙结构进行表征。分形维数越大，孔隙越粗糙，均一性越差[13]。在Avizo中可以利用Fractal Dimension命令对数据进行分形维数的计算。研究利用该命令对孔隙模型进行分形维数计算，算出其体积分形维数为2.56，对于每个xy平面切片上计算出的孔隙表面分形维数进行作图处理，孔隙表面分形维数如图2。从图2可以看出，模型xy切面方向的面分形维数范围在14.2～1.56之间，整体呈震荡起伏状。其中第119个切面的分形维数最大，为1.55，第34个切面的分形维数最小，为1.42。
为了更加形象生动地来表征煤样孔隙结构特征，研究利用Avizo进行孔隙网络模型构建，为了保证构建的准确性，使用其中的Pore Network Model和Auto-Skeleton命令分别对孔隙模型进行网络模型构建以及进行对比验证。利用Pore Network Model命令来进行孔隙网络模型的构建，球棒模型如图3，其中用球体表征孔隙，柱体表征喉道，其整体模型呈现球棒状。通过Auto-Skeleton命令建立目标区域模型的等价孔隙网络模型，网络模型如图4，其中球体表征孔隙，管束表征喉道。从图3和图4可以看出，2种模型都能较好的表征煤样孔隙结构，网络模型比球棒模型更为精确，能够保证一些较小的孔隙和吼道被模型化，更加接近于煤样孔隙结构的真实情况。模型统计煤相关参数见表2。图4 网络模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]X光发散度对多切片扫描相干衍射成像质量的影响[J]. 聂巍,许子健,陶旭磊,邰仁忠,朱志远. 核技术. 2019(05)
[2]基于压汞、低温N2吸附和CO2吸附的构造煤孔隙结构表征[J]. 李阳,张玉贵,张浪,侯金玲. 煤炭学报. 2019(04)
[3]煤岩孔隙结构分形特征表征方法研究[J]. 徐欣,徐书奇,邢悦明,贾慧敏. 煤矿安全. 2018(03)
[4]基于显微CT技术的低压瓦斯渗流特性模拟分析[J]. 周刚,邱磊,王家远. 煤炭科学技术. 2018(01)
[5]煤变质程度对瓦斯吸附能力的控制作用[J]. 张慧杰,张浪,汪东,侯金玲. 煤矿安全. 2017(07)
[6]压力条件对煤体微观孔隙模型水渗流的影响[J]. 白若男. 煤矿安全. 2016(12)
[7]含瓦斯煤体孔隙结构与受载细观变形特征规律研究[J]. 聂百胜,杨龙龙,李默庚,刘帅,张佳斌. 煤炭科学技术. 2016(06)
[8]可控微波场对煤体的孔隙结构及瓦斯吸附特性的影响[J]. 胡国忠,黄兴,许家林,秦伟. 煤炭学报. 2015(S2)
[9]煤层注水压力对注水效果的影响研究[J]. 骆大勇. 矿业安全与环保. 2014(05)
[10]基于显微CT的构造煤渗流孔精细表征[J]. 宋晓夏,唐跃刚,李伟,冯增朝,康志勤,李妍均,相建华. 煤炭学报. 2013(03)
硕士论文
[1]基于LB方法裂隙煤体瓦斯渗流模拟及软件开发[D]. 高明.山东科技大学 2008
本文编号：3417289
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3417289.html
