本文選題：低滲透煤層　切入點：孔隙結(jié)構(gòu)　出處：《西安科技大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文針對新疆低滲透煤層水壓致裂工程中存在的問題,在低溫氮吸附和掃描電鏡實驗基礎(chǔ)上,基于分形理論研究了低滲透煤層B1~B6煤的孔隙分形特征;根據(jù)微觀孔隙掃描電鏡實驗,采用多點統(tǒng)計法構(gòu)建了三維孔隙模型;主要研究了孔隙分維數(shù)與孔隙結(jié)構(gòu)、微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征及其物理力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系;可將研究結(jié)果應(yīng)用于新疆低滲透煤層B1~B6水壓致裂工程中,對于壓裂液損失、瓦斯釋放等科研課題具有重要的價值和意義。本文主要內(nèi)容如下:(1)總結(jié)了孔隙分形的常用模型、量測方法的適用范圍,分析得到孔隙分布維數(shù)值在1~2之間,孔隙體積、比表面積、表面分形維數(shù)值在2~3之間。(2)通過低溫氮吸附試驗及掃描電鏡實驗,測定B1~B6煤樣的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)并分析了其結(jié)構(gòu)特征;根據(jù)孔隙SEM實驗,建立了孔隙度為1.86%、3.7%、7.4%、11.2%的圓柱三維重構(gòu)模型;(3)采用孔隙分維數(shù)表達(dá)式計算了B1~B6煤樣的孔隙體積、比表面積、表面、孔隙分布分維數(shù)值;分析了孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與分維數(shù)的關(guān)系,結(jié)果表明孔隙體積、比表面積、表面分維數(shù)能夠較好地表征孔隙結(jié)構(gòu)的非均質(zhì)性和復(fù)雜程度;采用灰色關(guān)聯(lián)度理論對各孔隙分維數(shù)的影響因素進(jìn)行了分析。(4)實驗測定了B1~B6煤樣的孔隙度及滲透率,研究了煤體孔隙結(jié)構(gòu)與宏觀物性之間的關(guān)系,確定孔隙分布分維數(shù)可以用來計算孔隙介質(zhì)的滲透率,綜合分析了各煤樣對氣體的吸附能力;數(shù)值模擬了不同孔隙度下模型的單軸壓縮過程,分析了模型破裂的應(yīng)力分布情況,研究了孔隙度與抗壓強(qiáng)度及分形維數(shù)的關(guān)系。
[Abstract]:Aiming at the problems existing in hydraulic fracturing engineering of low permeability coal seam in Xinjiang, based on the experiments of low temperature nitrogen adsorption and scanning electron microscope, the fractal characteristics of porosity of coal bed B1 / B6 in low permeability coal seam are studied based on fractal theory. According to the microscopic pore scanning electron microscope experiment, the three-dimensional pore model was constructed by multi-point statistics, and the relationship between pore fractal dimension and pore structure, micro-pore structure and its physical and mechanical properties was studied. The results can be applied to the hydraulic fracturing engineering of low permeability coal bed in Xinjiang, which has important value and significance for fracturing fluid loss, gas release, etc. The main contents of this paper are as follows: 1) summarize the commonly used pore fractal models. The scope of application of the measurement method, the analysis of the pore distribution dimension between 1 and 2, pore volume, specific surface area, surface fractal dimension values in the range of 2 ~ 3.) through low temperature nitrogen adsorption test and scanning electron microscope experiment, The pore structure parameters of B _ 1 / B _ 6 coal sample were measured and its structural characteristics were analyzed. Based on the pore SEM experiment, a cylindrical three-dimensional reconstruction model with porosity of 1.86 ~ 3.7g / 7.4% was established. The pore volume and specific surface area of B _ 1 / B _ 6 coal sample were calculated by using the expression of pore fractal dimension, and the pore volume and specific surface area of B _ (1) B _ (6) coal sample were calculated by using the expression of pore fractal dimension. The relationship between pore structure parameters and fractal dimension is analyzed. The results show that pore volume, specific surface area and surface fractal dimension can well characterize the heterogeneity and complexity of pore structure. The influence factors of pore fractal dimension were analyzed by grey correlation degree theory. The porosity and permeability of coal samples were measured by experiments, and the relationship between pore structure and macroscopic physical properties of coal was studied. The fractal dimension of pore distribution can be used to calculate the permeability of porous media, the adsorption ability of coal samples to gas is analyzed comprehensively, the uniaxial compression process of models with different porosity is numerically simulated, and the stress distribution of model rupture is analyzed. The relationship between porosity and compressive strength and fractal dimension is studied.
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD712

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本文編號：1578928