华北煤田典型岩层空隙分形特征与渗透性研究

发布时间：2017-07-16 13:31

  本文关键词：华北煤田典型岩层空隙分形特征与渗透性研究

  更多相关文章： 微观空隙特征 宏观渗透性能 分形特征 SEM图像

【摘要】：本文在充分调研的基础上,借鉴流体力学、分形理论,建立了华北煤田典型岩层微观空隙分形特征与宏观渗透性能的相关性数学模型,并通过室内实验和野外试验获取的数据对不同尺度下的理论模型进行了验证。选择三个典型矿区(开滦、内蒙、河南)四个煤矿岩层为研究对象,以钻孔岩芯为获取野外实物资料的手段,对岩芯进行加工处理,获得扫描电镜所需光片和渗透率测定所需小直径岩芯样品。小尺度分析:采用数值图像处理技术、分形理论对微观尺度下空隙分形维数进行了统计与分析,探讨了空隙的分形特征,计算了与分形维数D相关的渗透率,形成了两套高效处理SEM图像与提取微观特征信息的技术,即利用MATLAB和利用Photoshop+Image-Pro-Plus+Excel处理SEM图像。中尺度分析:采用HLB系列恒流泵测定圆柱形岩样(直径2.5cm,长度大于5cm)的渗透率k;大尺度分析:通过抽放水试验获得地层渗透系数K。在此基础上,研究了不同尺度之间渗透性能参数的关联性,探讨了从微观空隙特征推断宏观渗透性能的可行性。为验证该理论设想与技术路线,将其应用于河北、内蒙古及河南几个典型矿区岩层的研究实例中。最终砂岩的应用效果比较理想,而灰岩应用效果欠佳。说明在大尺度水文地质实例应用中,即使能够建立不同尺度渗透性能关联数学模型,但是受地质、工程等多种因素的影响,计算精度难以得到保证。
【关键词】：微观空隙特征 宏观渗透性能 分形特征 SEM图像
【学位授予单位】：华北科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641.461;TD745
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• abstract6-15
• 1 绪论15-26
• 1.1 选题意义和选题依据15
• 1.2 国内外研究现状15-23
• 1.3 研究目标和难点23
• 1.4 研究内容23-24
• 1.5 技术路线24-26
• 2 研究对象采集与加工26-43
• 2.1 现场采样情况与资料汇总26-33
• 2.2 岩石光片扫描电镜33-40
• 2.3 室内渗透率测定40-43
• 3 SEM图像处理与微观信息提取技术43-52
• 3.1 MATLAB对SEM图像的处理43-46
• 3.2“Photoshop+Image-Pro-Plus+Excel”处理技术46-52
• 4 基于分形理论的岩石渗透性模型研究52-61
• 4.1 分形理论简介52
• 4.2“模型一”建立过程52-55
• 4.3“模型二”建立过程55-61
• 5 渗透性模型应用实例61-75
• 5.1“模型一”应用61-65
• 5.2“模型二”应用65-75
• 6 室内渗透性实验和理论模型比较75-82
• 6.1 林南仓砂岩渗透实验和理论模型比较研究75-76
• 6.2 酸刺沟煤矿砂岩及灰岩渗透实验和理论模型比较研究76-79
• 6.3 河南超化煤矿和赵家寨煤矿灰岩渗透实验和理论模型比较研究79-81
• 6.4 小结81-82
• 7 结论82-83
• 参考文献83-90
• 作者简历90-92
• 学位论文数据集92

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本文编号：548936