气煤的孔隙分形特征对瓦斯吸附的影响
发布时间：2021-10-25 09:25
为了研究气煤的孔隙的分形特征对瓦斯吸附的影响,通过低温液氮吸附法对阜康气煤的孔隙结构进行测试,采用FHH模型对实验煤样进行分形维数计算,运用高压容量法测定煤样的吸附特性,分析了气煤的分形维数与瓦斯吸附性能的关系。实验结果表明:表面分形维数D1与Langmuir体积VL呈正相关,与Langmuir压力pL呈负相关;但结构分形维数D2与煤样的Langmuir体积VL和Langmuir压力pL之间的相关性不明显;通过分析可知,气煤中孔隙结构的分布和孔隙类型同时影响着瓦斯气体在煤体孔隙中的运移。
【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(09)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
低温氮吸附脱附曲线
在计算分形维数D时，有2种计算模型：D=A+3和D=3A+3，通过低温氮吸附实验计算分形维数时，将低相对压力计算出的分形维数记为D1，高相对压力计算出的分形维数记为D2，分形维数计算结果见表3。表3中A1为相对压力p/p0<0.5的拟合直线的斜率，A2为相对压力p/p0>0.5的拟合直线的斜率。从表3可以看出，D=A+3模型更为符合经典分形理论，根据经典分形几何理论，多孔固体的分形维数D应在2～3之间，而采用D=3A+3模型的实验煤样在高相对压力段对应的分形维数D2均出现D<2的现象，这是由于毛细凝聚现象发生时，孔壁上已经吸附一定厚度的氮气分子层，在计算相对压力时有一定的偏差，这也与李子文[12]等学者的研究相一致，D=A+3模型更为接近实际情况，因此，采用D=A+3模型。在相对压力较低时，氮气分子由于分子间作用力开始单分子层吸附进入微孔中，作用力的大小主要与孔隙表面的粗糙程度有关，因此分形维数D1可描述煤体孔隙表面的分形特征，是气煤孔隙表面的不规则性及气煤的瓦斯吸附能力大小的反映，可将分形维数D1称为孔隙表面分形维数[13]。在相对压力较高时，氮气分子在毛细凝聚作用下进行多分子层吸附，作用的大小主要与孔隙的结构有关，因此分形维数D2可以反映煤体的孔隙结构的复杂性，代表气煤对瓦斯吸附的难易程度，可将分形维数D2称为孔隙结构分形维数[14]。
将实验结果按照Langmuir吸附模型进行拟合，得到的Langmuir体积VL和Langmuir压力pL，瓦斯吸附实验拟合结果见表4。将得到的Langmuir体积VL和Langmuir压力pL与实验煤样的分形维数进行分析，由于不同压力段的分形维数反应了不同的孔隙分形特征，因此将表面分形维数D1和结构分形维数D2分别与VL、pL进行数据拟合，表面分形维数和结构分形维数与瓦斯吸附量的关系如图4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分形理论的高煤阶煤层气储层气-水相渗计算方法及应用[J]. 郑小鹏,王蕾蕾,刘道天,田冷,门成全,赵芙蕾. 煤矿安全. 2019(07)
[2]基于分形理论的断层构造对千米深井瓦斯赋存规律的影响研究[J]. 聂凤祥,刘永杰,郭海峰. 煤矿安全. 2019(03)
[3]沁水盆地煤储层孔隙分形特征及其对瓦斯吸附的影响[J]. 张少锋,李雅阁,秦兴林. 煤炭科学技术. 2019(03)
[4]中低阶煤孔隙结构特征的氮吸附法和压汞法联合分析[J]. 林海飞,卜婧婷,严敏,白杨. 西安科技大学学报. 2019(01)
[5]低渗透煤的孔隙结构特征及其瓦斯吸附特性[J]. 张春旺,李绍泉. 煤矿安全. 2019(01)
[6]合阳矿区煤体孔隙结构对瓦斯吸附-渗流特性影响的实验研究[J]. 张俭让,卢亚楠,刘恒,许世维,马彦龙,何伟. 煤矿安全. 2018(08)
[7]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)
[8]准噶尔盆地南缘低煤阶煤储层孔隙分形特征[J]. 郑司建,王小垚,周三栋. 煤炭技术. 2017(07)
[9]构造煤裂隙及渗流孔隙分形特征研究[J]. 么玉鹏,姜波,李明,屈争辉,刘杰刚. 煤矿安全. 2016(08)
[10]基于压汞技术的构造煤孔隙结构多重分形表征[J]. 王海龙,刘鸿福,李伟,杨亚丽. 煤矿安全. 2016(01)
本文编号：3457114
【文章来源】：煤矿安全. 2020,51(09)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
低温氮吸附脱附曲线
在计算分形维数D时，有2种计算模型：D=A+3和D=3A+3，通过低温氮吸附实验计算分形维数时，将低相对压力计算出的分形维数记为D1，高相对压力计算出的分形维数记为D2，分形维数计算结果见表3。表3中A1为相对压力p/p0<0.5的拟合直线的斜率，A2为相对压力p/p0>0.5的拟合直线的斜率。从表3可以看出，D=A+3模型更为符合经典分形理论，根据经典分形几何理论，多孔固体的分形维数D应在2～3之间，而采用D=3A+3模型的实验煤样在高相对压力段对应的分形维数D2均出现D<2的现象，这是由于毛细凝聚现象发生时，孔壁上已经吸附一定厚度的氮气分子层，在计算相对压力时有一定的偏差，这也与李子文[12]等学者的研究相一致，D=A+3模型更为接近实际情况，因此，采用D=A+3模型。在相对压力较低时，氮气分子由于分子间作用力开始单分子层吸附进入微孔中，作用力的大小主要与孔隙表面的粗糙程度有关，因此分形维数D1可描述煤体孔隙表面的分形特征，是气煤孔隙表面的不规则性及气煤的瓦斯吸附能力大小的反映，可将分形维数D1称为孔隙表面分形维数[13]。在相对压力较高时，氮气分子在毛细凝聚作用下进行多分子层吸附，作用的大小主要与孔隙的结构有关，因此分形维数D2可以反映煤体的孔隙结构的复杂性，代表气煤对瓦斯吸附的难易程度，可将分形维数D2称为孔隙结构分形维数[14]。
将实验结果按照Langmuir吸附模型进行拟合，得到的Langmuir体积VL和Langmuir压力pL，瓦斯吸附实验拟合结果见表4。将得到的Langmuir体积VL和Langmuir压力pL与实验煤样的分形维数进行分析，由于不同压力段的分形维数反应了不同的孔隙分形特征，因此将表面分形维数D1和结构分形维数D2分别与VL、pL进行数据拟合，表面分形维数和结构分形维数与瓦斯吸附量的关系如图4。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分形理论的高煤阶煤层气储层气-水相渗计算方法及应用[J]. 郑小鹏,王蕾蕾,刘道天,田冷,门成全,赵芙蕾. 煤矿安全. 2019(07)
[2]基于分形理论的断层构造对千米深井瓦斯赋存规律的影响研究[J]. 聂凤祥,刘永杰,郭海峰. 煤矿安全. 2019(03)
[3]沁水盆地煤储层孔隙分形特征及其对瓦斯吸附的影响[J]. 张少锋,李雅阁,秦兴林. 煤炭科学技术. 2019(03)
[4]中低阶煤孔隙结构特征的氮吸附法和压汞法联合分析[J]. 林海飞,卜婧婷,严敏,白杨. 西安科技大学学报. 2019(01)
[5]低渗透煤的孔隙结构特征及其瓦斯吸附特性[J]. 张春旺,李绍泉. 煤矿安全. 2019(01)
[6]合阳矿区煤体孔隙结构对瓦斯吸附-渗流特性影响的实验研究[J]. 张俭让,卢亚楠,刘恒,许世维,马彦龙,何伟. 煤矿安全. 2018(08)
[7]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)
[8]准噶尔盆地南缘低煤阶煤储层孔隙分形特征[J]. 郑司建,王小垚,周三栋. 煤炭技术. 2017(07)
[9]构造煤裂隙及渗流孔隙分形特征研究[J]. 么玉鹏,姜波,李明,屈争辉,刘杰刚. 煤矿安全. 2016(08)
[10]基于压汞技术的构造煤孔隙结构多重分形表征[J]. 王海龙,刘鸿福,李伟,杨亚丽. 煤矿安全. 2016(01)
本文编号：3457114
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3457114.html
