压汞法和液氮吸附法在高阶煤孔隙结构表征中的适用性

沁水盆地南部煤储层是中国典型的高阶煤储层,也是我国煤层气开采的重要基地,其煤孔隙结构表征对煤层气开采、CO_(2)封存及瓦斯突出危险性评价等至关重要。选取沁水盆地样品,采用压汞法和液氮吸附法分别对煤样孔径分布和孔隙形态进行了测试计算。结果表明:相比压汞法,氮气吸附法所测孔体积随孔径的变化率随孔径增加而缓慢上升,孔径所对应的dV/dlgD-D值低,其结果更符合高阶煤微小孔径特征;对比采用压汞法和液氮吸附法所测试的孔隙形态,并结合测量孔径值和典型矿区高阶煤孔隙特点,发现采用液氮吸附法所测得的孔隙形状可以更好地表征高阶煤微小孔径特点。因此,高阶煤孔径5~50 nm孔隙结构表征宜采用液氮吸附法。该研究结果为沁南盆地南部高煤阶孔隙结构精细表征提供了理论依据和实践经验。

氮气吸附法和压汞法在测试泥页岩孔径分布中的对比

泥页岩比表面大,孔隙小,结构复杂,易吸水膨胀,一般方法很难准确描述其孔径分布情况。对泥页岩孔径分布的研究在石油钻井,完井,储层描述,泥页岩盖层封闭性等方面有着重要的意义。实验分别使用氮气吸附法和压汞法对同一泥页岩进行孔径分析。氮气吸附法中使用BJH原理分析泥页岩的中孔径,使用DA原理分析泥页岩的微孔径;压汞法中使用Wasburn公式分析泥页岩整体孔隙,对两种方法实验结果进行对比。氮气吸附法在泥页岩微孔和中孔分析方面有优势,能分别对泥页岩的微孔和中孔进行详细的描述;而压汞法受泥页岩孔径分布不均一性影响相对较小,能弥补氮气吸附法在大孔分析方面的不足。把氮气吸附法和压汞法测得的孔径分布结果结合使用,可以得到泥页岩从微孔到大孔的孔径分布情况。

压汞法和气体吸附法研究富有机质页岩孔隙特征

页岩储层孔隙由宏观裂缝到微观纳米级孔隙构成,具有较低的孔隙度。为了对页岩孔隙进行有效分析,将页岩中的孔隙分为3类并分别运用相应的方法对其进行测定:①页岩中的微孔(<2nm)应用CO2低温吸附法(D-R方法)测定;②介孔(2～50nm)应用N2低温吸附法(BET理论)测定;③宏孔(>50nm)应用高压压汞法测定,进而对孔隙分布进行全面分析。利用以上方法对中国典型海相和湖相页岩孔隙进行测定并分析孔隙发育控制因素后发现:①四川盆地海相页岩孔隙发育,其中牛蹄塘组、五峰组较好;②页岩中宏孔主要与矿物相关,微孔、介孔主要与有机质相关;③随着热演化程度升高,页岩中有机孔隙逐渐增大。

氮气吸附法—压汞法分析页岩孔隙、分形特征及其影响因素

利用氮气吸附法和压汞法联合表征下扬子皖南地区二叠系页岩的孔隙分布、孔隙度及分形特征.结果表明,研究区二叠系页岩中发育的孔隙以微孔和大孔为主,其中微孔的体积占页岩总孔隙体积的33.63%～81.08%,平均为56.45%;联孔孔隙度明显高于压汞孔隙度,平均增加96.06%;页岩在微孔和过渡孔-大孔区间均具有明显的分形特征,且微孔的分形维数比过渡孔-大孔更加分散,说明页岩中微孔的非均质性和复杂程度要高于过渡孔-大孔;微孔的孔隙度和分形维数与总有机碳含量、比表面积和生烃潜量呈正相关关系,与石英含量呈负相关关系;过渡孔-大孔的孔隙度和分形维数与总有机碳含量、石英含量呈负相关性,与比表面积和粘土矿物含量之间没有明显的相关性.随着埋深的增加,微孔的孔隙度和分形维数变化较小,过渡孔-大孔的孔隙度和分形维数明显降低,且分形维数对埋深的敏感性高于孔隙度.

利用气体吸附法和压汞法研究烃源岩孔隙分布特征——以松辽盆地白垩系青山口组一段为例

烃源岩中微观孔隙空间是油气初次运移的重要通道,同时也是残留烃主要的储集空间。本文对烃源岩中不同尺度的孔隙分别使用气体吸附法和压汞法进行测定,进而对孔隙分布进行系统分析。实验结果表明,青山口组一段烃源岩孔隙度较低,分布于1.2%～3.87%之间,平均为2.17%,主要以微孔和介孔为主,孔容分布于1.8～30mL/mg之间,平均为9.49mL/mg;比表面积分布于0.91～31.02m2/g之间,平均为7.02m2/g。同时本文探讨了不同岩石组成对烃源岩内孔隙发育与分布的影响,发现有机质、伊利石及黄铁矿含量与孔容之间具有较好的正相关关系,孔隙的大小及数量随其含量的增高而增加,而粘土矿物中的绿泥石以及非粘土矿物中石英、方解石、斜长石含量与孔容之间呈负相关关系,烃源岩中的孔隙可能会随其含量的增高而减少,高岭石含量与孔容之间相关性较差,表明烃源岩孔隙可能不受其影响。此外,烃源岩中孔隙发育及分布还受有机质类型、丰度、热演化程度、粘土矿物排列形式、非粘土矿物的次生变化等因素的影响。

压汞法测定页岩孔隙特征的影响因素分析

压汞法是目前测定岩石内部孔隙特征的常用方法,但测试结果受样品尺寸、测量范围等多种因素的影响。本文以页岩为主要研究对象,采用压汞法等测试手段分析了不同的样品尺寸、接触角等条件下的孔隙特征。结果表明:1孔隙率与所选的孔径范围有关,在7.1 nm^100μm孔径范围内测量孔隙率的准确性更高;样品制备时可能产生人为裂隙导致孔隙率的测量误差较大。2在一定孔径范围内,与人工合成样品相比,页岩的平均孔径、孔隙率、比孔容等特征值受样品尺寸影响更大。页岩样品尺寸的减小,不仅能增加小孔隙间的连通性,而且可以降低较大裂隙的影响。3接触角从130°增加到150°,平均孔径变大约35%。因此应在准确测量接触角的情况下采用小尺寸样品进行测试,同时进一步完善并统一压汞法测量页岩孔隙特征的实验规范,以提高测试结果的准确性和可比性。

用压汞法计算冻干物料的表面分形维数

本文阐述了通过压汞测试获得冻干物料孔隙分布特性表面分形维数的方法,以冷冻干燥牛肉和火鸡肉为例计算了表面分形维数。研究表明:采用压汞法能够简便和合理地获得冻干物料的表面分形维数,可采用表面分形维数对冻干物料内部孔隙结构的粗糙和复杂程度特性进行定量描述;冻干物料的表面分维值主要与物料的孔隙分布特性有关,小孔的体积份额越大,物料的表面分形维数也越大。

压汞法分析C/C复合材料平板的孔隙结构

以PAN基炭纤维针刺整体毡为预制体,经CVI增密获得了C/C复合材料平板,采用压汞法分析了该材料的孔隙结构。结果表明,随着CVI增密过程的进行,材料的孔隙率和平均孔径下降,但孔隙数量先上升后下降,在密度为1.2 g/cm3时达到最高点;孔隙的最可几孔径随密度升高而降低并向15μm趋近;大于60μm的大孔体积分数随密度升高而下降,小于1μm的微孔体积分数上升;比表面主要贡献来自孔径小于20 nm的微孔,在密度为1.46 g/cm3时,比表面最大。

基于压汞法的冻融循环对土体孔隙特征影响的试验研究

冻融循环会改变土的微观结构,孔隙特征的变化是其结构性发生改变的重要体现.以青藏铁路沿线粉质黏土为研究对象,借助压汞技术对不同冻融次数下重塑土样的孔隙特征进行了研究.结果表明：土体孔隙特征分布曲线表现出明显的双峰特征,据此可将土样的孔隙分为大孔和小孔两大类;冻融循环次数对小孔隙的影响较小,小孔隙直径和体积基本保持不变;冻融循环次数对大孔隙的影响较大,特别是孔径为20～40μm的孔隙,其直径和体积均随冻融次数的增加而增大.试样的孔隙率随冻融次数的增加并无明显规律,但总体的变化趋势是先增大后减小.由孔隙分形维数计算结果可知,冻融循环在改变土体孔隙结构的同时,使孔隙内壁的粗糙程度及孔隙结构的复杂程度降低.

采用压汞法研究不同冷冻羊肉冰晶结构特征

为研究不同冷冻羊肉冰晶结构特征,该文以空气冷冻和液浸冷冻2种不同冷冻方式以及冻贮3和90 d不同时间的冷冻羊肉为研究对象,采用真空冷冻干燥法将冷冻羊肉体内冰晶升华,用压汞法对冰晶升华留下的孔隙结构进行测定,并观察解冻复温后肌肉微观组织结构。研究结果表明,压汞法可有效测定冷冻羊肉冰晶升华后留下的孔隙分布特征,以此来表征冰晶结构特征。通过比较空气冷冻和液浸冷冻后冻贮不同时间羊肉的孔隙结构以及解冻复温后肌纤维组织结构变化特点,发现不同冷冻羊肉冰晶升华后孔隙分布特征存在差异,空气冷冻后冻贮3和90 d以及液浸冷冻后冻贮3和90 d的冷冻羊肉最大累计进汞量分别为2.16±0.08、2.33±0.07、1.76±0.01和2.29±0.05 mL/g,孔隙平均直径为10.09±0.30、25.73±0.91、3.21±0.46和14.45±0.64μm,存在显著差异(P<0.05),迂曲度分别为2.27±0.05、3.88±0.05、3.15±0.08和4.41±0.16,存在显著差异(P<0.05)。该研究结果可为压汞法在冷冻肉冰晶结构参数的测定应用中提供一定的理论依据。

基于低温氮吸附和压汞法的焦煤孔隙结构研究

为了明确平顶山十二矿深部焦煤孔隙结构特征,采用低温氮吸附法和压汞法相结合对其软硬煤进行实验研究,并利用Menger海绵模型对压汞法所测参数进行孔隙结构分形。结果表明:软硬煤低温氮吸附等温线均接近IV型等温线,软硬煤发育较为一致,有较小的滞后回环,微孔、小孔孔隙类型主要是一端封闭的不透气性孔及封闭孔,中孔以上孔隙以开放性透气性孔为主,软煤中还有部分墨水瓶型孔;压汞法测得软煤孔面积为5.058 m^(2)/g,孔体积为0.0375 cm^(3)/g,硬煤孔面积为4.641 m^(2)/g,孔体积为0.0368 cm^(3)/g;软硬煤孔径分布较为一致,吸附空间集中在微孔、小孔,较高的微孔比例有利于瓦斯的储存;焦煤煤样孔隙特征呈“两极化”分布,大孔、可见孔和裂隙比较发育,构成煤的渗透容积,有利于平顶山十二矿煤层瓦斯的流动与抽采,但是较少的中孔孔隙比例可能会造成瓦斯产出运移通道不畅;软硬煤渗流孔具有明显的分形特征,吸附孔分形维数普遍高于渗流孔分形维数,说明微小孔孔隙结构更为复杂,不规则性较强。

压汞法测定材料孔结构的误差分析

根据压汞法测量材料孔结构的基本原理分析了可能引起误差的来源。压汞法测定材料的孔径分布依据的是Washburn方程,基本的理论模型是圆柱孔模型,实际样品中的孔隙均存在异形孔,这给测量带来误差。汞的表面张力和汞与材料表面的接触角直接影响测量结果。

煤孔隙结构构造变形的压汞法和小角X射线散射表征

依托渭北煤田韩城矿区煤样,采用压汞法和小角X射线散射技术(SAXS),结合孔隙分形表征,从分形特征的角度探讨了构造变形对煤孔隙结构的影响程度。结果表明,煤的孔隙分形维数定量表征了构造煤孔隙结构的差异性变化及其非均质性。强构造变形煤具有较高的渗流孔分形维数(DHg),孔隙结构及表面非均质性较高,而渗透率较低,说明强烈构造变形所导致的复杂孔隙结构是构造煤储层低渗透的原因之一。吸附孔孔隙表面分形维数(DSAXS)随着构造变形的增强而增大,表明变形作用造成煤孔隙表面结构在微观上变得复杂。研究认为,分形维数可以指示煤中孔隙结构的构造变形程度。

用压汞法和氮吸附法测定孔径分布及比表面积

压汞法和BET氮吸附法是目前测定孔径分布及比表面积最基本的两种方法。利用Poremas-ter33型压汞仪与Autosorb-3B型氮气吸附仪测定木材、原纸、活性炭纤维纸、纳米级SiO2粉末以及硅藻土,可以全面准确地了解其孔径分布状况及比表面积大小。

压汞法表征铁矿球团固结程度

基于压汞法,定义了球团矿的氧化焙烧固结指数(OCI),并以其表征球团矿氧化焙烧固结程度.通过分析不同球团矿生球氧化焙烧过程中球团矿孔隙率及孔径大小的变化,计算球团焙烧固结指数.同时,对相应的成品球团矿的抗压强度进行测试.结果表明:粒化工艺和原料条件相对稳定情况下,氧化球团固结指数越高,球团固结越完全,球团抗压强度越大.该方法不仅可掌握球团矿自身物性,而且能够准确表征球团氧化焙烧的固结程度,为科研、生产人员提供了一种氧化球团矿质量的评价指标.

压汞法在研究饱和软土孔隙分布中的应用

采用压汞法对广州软土单轴压缩过程中的不同固结压力下的试样进行了试验研究。结果表明:原状淤泥土孔隙较大,孔隙分布以小孔为主,随着固结压力的增大,土体中孔隙体积显著减少,土中团粒发生塌陷、滑移,团粒内的孔隙被压密,孔隙分布逐渐向微孔和超微孔发展;当固结压力达到800 kPa时,孔隙分布结构发生显著变化,孔隙结构完全以微孔和超微孔为主。

基于压汞法的宏观煤岩组分孔隙结构差异性研究

为了研究不同宏观煤岩孔隙结构及其差异性,采集了黄陇煤田和晋城矿区的8组煤样,对宏观煤岩组分中的镜煤和暗煤剥离处理,采用压汞实验方法并借助分形理论研究了镜煤和暗煤的孔隙结构差异性。研究结果表明:镜煤和暗煤压汞曲线形态差异明显;镜煤相比暗煤具有进汞饱和度和排驱压力低,退汞效率和中值压力高的特点;镜煤具有大孔和微裂隙发育且孔隙分选性好的特点,孔隙形态以半封闭型为主,具有较强的渗透能力,但大孔和小孔之间的联通性较差;暗煤孔隙结构具有平均孔径大,尤其是200 nm左右的扩散孔较为发育,致使大孔和小孔之间的孔隙联通性好,孔隙形态以开放型为主,具有较强的扩散能力;暗煤分形维数D2整体上要高于镜煤,说明暗煤大孔径段孔隙结构较镜煤复杂;镜煤和暗煤在煤层中呈互层状产出更有利于增强孔隙联通性,提高煤储层的解吸、扩散和渗流能力。

压汞法在氧化铝陶瓷膜制备中的应用

用压汞法测定非对称氧化铝（Al2O3）陶瓷膜从原料粉到支撑体和成品膜制备过程中各阶段样品的孔径及其分布、孔隙率和密度等参数,并与扫描电子显微镜（SEM）的结果进行比较。研究表明,用压汞法测定原料粉体粒子间的孔的孔径及其分布与支撑体中孔的孔径及其分布一致,其最可几孔径与理论计算结果接近,因此可以通过压汞法测定原料粉粒子间的孔的孔径及其分布来预测陶瓷膜支撑体的孔径及其分布。用压汞法测定非对称Al2O3陶瓷膜,可以直观地看出膜中多孔支撑体、过渡层和分离层各层的孔径及其分布。结合SEM的测试结果,压汞法对陶瓷膜生产过程中各样品的孔径及其分布、孔隙率、体积密度等进行了量化,合理解释了陶瓷膜生产中结构与性能的变化规律,可以用于指导陶瓷膜的生产。

氮气吸附法和压汞法测定Al_2O_3载体孔结构

作为催化剂载体的活性氧化铝,其孔径分布主要集中在中孔范围内,压汞法和氮气吸附法是测定多孔材料比表面积、孔径及其分布的经典方法,采用压汞仪和比表面积、孔径测定仪对活性氧化铝载体孔结构进行测定。氮气吸附法采用BET原理进行比表面积测定,采用BJH原理进行孔径分布和孔容的测定,压汞法采用Wasburn公式测定比表面、孔径分布和孔容。对两种方法实验结果进行了讨论,认为氮气吸附法更适合氧化铝载体孔结构的测定。