页岩核磁共振横向弛豫时间与孔径分布量化关系及应用

核磁共振横向弛豫时间(T2)常用于表征页岩的全孔径分布特征。为确定T2谱与页岩孔径的量化关系,选取济阳坳陷沙河街组7块页岩样品进行低温氮吸附、核磁共振实验。利用T2几何平均值和孔隙比表面积、孔隙体积之间的关系式,获得T2谱计算孔径分布的关键参数——表面弛豫率。7块页岩样品的表面弛豫率为1.52~3.06 nm/ms,平均值为2.53 nm/ms。由表面弛豫率计算的孔径分布结果与低温氮吸附的NLDFT模型计算结果相似度高,证实了页岩表面弛豫率确定方法和取值的合理性。利用上述方法确定了济阳坳陷典型页岩薄层的孔径分布,结合储层物性和地球化学分析结果,认为页岩中泥质薄层主要起到生-储作用,而纤维状方解石薄层、粉晶方解石薄层和长英质薄层则可以作为储-渗通道。在研究页岩油微观富集、流动机制及评价页岩油“甜点”时,需细化分析不同薄层的孔径分布特征及其生-储-渗作用。

碳化对水泥基材料孔径分布及渗透速率影响的数值研究

研究了水泥基材料碳化沉积物在孔隙结构的填充位置,分析了碳化对孔径分布及渗透速率的影响,同时基于复合概率孔径分布构建了碳化后水泥基材料非线性孔径分布转化模型和渗透速率预测模型,并通过试验数据对模型进行了验证.结果表明:在综合考虑碳化后孔隙率和孔径分布变化的情况下,渗透速率的预测精度可得到提升;碳化时孔饱和度的变化可改变碳化沉积物在孔隙结构中的填充位置,进而导致碳化后孔径分布和渗透速率的差异;相较于单一孔隙密实过程,迭代密实过程中水泥基材料渗透速率的下降率有所减缓.

载体孔径分布集中度对Ni-Mo催化剂上芘加氢反应的影响

采用NaAlO_(2)-Al(SO_(4))_(3)法制备得到拟薄水铝石,通过控制拟薄水铝石的老化时间来调节拟薄水铝石的晶粒尺寸,得到比表面积、孔体积、孔径基本相同,孔集中度有所差异的4种不同孔结构的载体。以芘作为模型化合物在高压微型固定床反应装置上考察了4种载体所制备Ni-Mo催化剂的芳烃加氢饱和性能。采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、透射电子显微镜和色谱-质谱联用仪等对拟薄水铝石、载体、催化剂进行表征。结果表明:随着老化时间的增加,拟薄水铝石的结晶度和晶粒尺寸增加;载体的比表面积、孔体积和最可几孔径相近,孔径分布集中度增加;表面总羟基数量和碱性羟基所占比例逐渐降低,氧化态催化剂金属和载体之间相互作用力降低,硫化后催化剂硫化度以及Ⅱ类多层活性相所占比例增加。芘的加氢评价结果表明,随着载体孔径分布集中度的增加,芘加氢转化率提高。说明硫化度和Ⅱ类活性相所占比例增加有利于提高催化剂加氢性能,载体孔径分布集中度提高后,8~10 nm孔所占的有效比表面积明显增加,更有利于分子扩散进入孔内接触到有效活性中心。

孔隙率及孔径分布特征对透水混凝土性能影响研究

通过比较水泥浆液流动度选用5%硅灰、0.5%减水剂掺量新型水泥基胶凝材料和0.28水灰比制备透水混凝土。结合工程实际,对透水混凝土进行了孔隙率设计和分层成型,结合二值化方法研究了分层透水混凝土内部孔隙特征。通过调整小粒径面层的厚度改变内部孔径分布,定义实效孔径衡量孔径大小特征,研究了孔隙率和实效孔径对透水混凝土性能的影响。结果表明:随着面层厚度的减小,小孔隙含量逐渐降低,实效孔径逐渐增大。孔隙率在15%~27%内,随着实效孔径和孔隙率的增大,透水混凝土抗压强度降低,透水系数增大。通过数值拟合分析看出,孔隙率、实效孔径与透水混凝土抗压强度之间存在较强的线性关系;与透水系数之间呈正相关性的二次多项式函数关系。

基于孔径分布函数的单/双峰持水曲线模型

非饱和土持水曲线是研究非饱和土强度、渗透性以及本构理论的基础.目前大多数非饱和持水曲线模型主要针对单峰持水曲线,而对于双峰持水曲线的模型研究相对较少.本文通过分析单/双峰孔隙结构土体的孔径分布特征,利用Young-Laplace方程建立土体吸力和孔径之间的关系,再采用对数正态分布函数来描述土体单/双峰孔径分布特征.在此基础上进一步提出了一个适用于模拟单/双峰持水曲线的模型,模型中各参数均具有明确物理意义.最后选取文献中不同类型土的持水实验数据对本模型进行验证,结果表明,新模型能较好地模拟不同类型土的单/双峰持水曲线.

粒径尺寸对红黏土持水曲线及孔径分布影响研究

为探究粒径尺寸对红黏土的持水特性及孔径分布的影响,用轴平移技术和蒸汽平衡技术对不同粒径尺寸制备的红黏土压实样开展广吸力范围内的持水特性试验和压汞试验,基于不同粒径尺寸试样的持水曲线和孔径分布曲线,揭示粒径尺寸影响土体持水特性的细观机理。具体结论如下:(1)粒径尺寸只对压实样在低吸力范围的持水曲线产生影响,表现为粒径尺寸越小,制备试样进气值则越大。(2)不同粒径制备的饱和压实样均为单峰型孔径结构,且粒径尺寸越小,制备试样的集中孔径分布的峰值越高,分布的范围也越小,表明粒径越小的试样的孔径分布越均匀。(3)预测和实测持水曲线的比较结果显示,由于无法考虑土体干化路径下的孔隙比减小,孔径分布曲线可用于预测土体在对应吸力下的含水率,而预测饱和度低于实测的饱和度。

纤维掺量对水泥改良风积沙强度及孔径分布的影响

为了研究纤维掺量对水泥改良风积沙无侧限抗压强度和孔径分布的影响,进行聚丙烯纤维水泥改良风积沙的无侧限抗压强度试验和核磁共振试验。纤维掺量为0,6‰,8‰和10‰,水泥掺量为4%和5%,试样标准养护龄期为7 d。试验结果表明,纤维水泥改良风积沙的T2谱曲线存在3个峰值,最可几孔径和孔隙率随着纤维掺量的增大而减小,纤维掺量大于8‰,结果则相反。适量纤维加筋水泥改良风积沙,可以减小水泥改良风积沙内部孔隙,小孔和中孔增多,大孔减少。未掺纤维的水泥改良风积沙的应力-应变曲线呈应变软化型,而纤维水泥改良风积沙的应力-应变曲线随着纤维掺量的增大逐渐趋向于应变硬化型。纤维水泥改良风积沙的应力-应变曲线大致分为孔隙压实、弹性变形、弹塑性变形和应力衰减等4个阶段。随着纤维掺量增大,应力-应变曲线整体右移,延性增强,无侧限抗压强度、峰值应变和能量吸收能力随着纤维掺量的增大而增大,超过最优纤维掺量8‰,规律则相反。水泥掺量4%,纤维掺量8‰的水泥改良风积沙的无侧限抗压强度、峰值应变、能量吸收能力分别为水泥改良风积沙的1.31倍、2.04倍和1.37倍。纤维水泥改良风积沙的孔隙率与无侧限抗压强度呈幂函数关系。研究成果可为纤维水泥改良风积沙填料的应用提供参考。

龙凤檀磷酸法活性炭的孔径分布与吸附性能的构效关系

以硬杂木龙凤檀的加工剩余物为原料,研究了磷酸活化法的活化温度、磷酸质量分数和浸渍比对龙凤檀活性炭吸附性能的影响,通过N_(2)吸附-脱附等温线对活性炭的结构进行分析,并根据吸附理论和DFT孔径分布图,拟合计算出活性炭有效孔道所占的孔容积与液相吸附性能(碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率)的构效关系。研究结果表明:在磷酸质量分数60%、磷酸溶液与龙凤檀浸渍比3∶1(mL∶g)、活化温度500℃、活化时间120 min的条件下,磷酸活化法制备的龙凤檀活性炭具有最佳的吸附性能和优异的孔隙结构,碘吸附值为841 mg/g,亚甲基蓝吸附值为270 mg/g,焦糖脱色率为120%,比表面积为1516 m^(2)/g,总孔容为1.145 cm^(3)/g,均优于软杂木杉木制备得到的活性炭。应用密度泛函理论(DFT),计算出龙凤檀活性炭不同孔径区间对应的孔容积,经过理论分析和拟合计算,发现碘吸附值与孔径在1.0~2.7 nm之间的孔容积、亚甲基蓝吸附值与孔径在1.7~5.0 nm之间的孔容积、焦糖脱色率与孔径在2.7~6.3 nm之间的孔容积有着很好的线性关系(R2>0.95),表明活性炭的孔隙结构分布与其液相特征吸附性能之间具有很好的关联度。

石粉含量对蒸养机制砂混凝土强度及孔径分布影响研究

以不同石粉含量机制砂配制C60机制砂混凝土,用不同养护方式进行养护,研究其对混凝土强度及孔径分布影响。研究发现:蒸汽护养可以提高混凝土早期强度,但对28 d混凝土强度及后期强度有损失;蒸汽养护对混凝土内部的孔径分布不利,其总孔隙率大于标准养护;石粉含量太高与太低均不利于混凝土强度,配制C60级机制砂混凝土,石粉应当控制在5%左右;高石粉含量有利于混凝土孔径分布,增加纳米级孔含量,减小总孔隙率。

饱和重塑黏性土固结过程的孔径分布特性研究

对饱和重塑黏性土采用不同加载速率进行排水固结,将不同加载时段的试样进行核磁共振(NMR)测量,分析横向驰豫时间T2分布、T2谱面积变化与孔隙的关系,研究饱和重塑黏性土固结过程的孔径分布特性。结果表明:饱和重塑黏性土试样初始阶段的横向驰豫时间T2为两谱峰,分别代表大小孔径的孔隙,随着加载的进行,各试样组试样孔径逐渐向较小尺寸转移,最终变成致密均匀的小孔径孔隙;恒载一定时间后,孔径变化不再明显,说明孔隙中可流动流体已排尽,此时完成排水固结;根据加载速率与最大孔压的正相关关系得到一分界速率,合理推断控制加载速率小于该值,则主固结阶段即完成排水固结。

水下变孔距定孔径分布二维排气开孔模式研究

水下排气产生的气泡尺度对隔声效果存在影响。针对水下气体排放过程中的动力学特点,根据单位面积流量相等设计准则,建立水下气体二维排放方程,得到水下气体二维排放装置开孔位置及几何参数的解析表达式。建立有限元模型,对均匀分布和变孔距定孔径分布2种开孔模式进行比较,通过循环水槽试验对排气效果进行验证。仿真计算和试验结果表明,变孔距定孔径分布模式能够有效控制气泡尺度参数分布,对增强气泡隔声效果更有利。

混凝土孔径分布模型及其应用

研究了混凝土100 nm以下的孔径分布特征及其与氯离子快速扩散测试中6 h电通量的关系。粉煤灰单掺、矿渣粉单掺及复掺粉煤灰/矿渣粉用于制备混凝土,养护龄期为7、14、28和90 d,采用压汞法获取各龄期样品的孔径分布数据。将粉体颗粒尺寸分布的Rosin Rammler Bennet（RRB）模型用于描述混凝土中100 nm以下的孔径分布,得到特征孔径X和孔径分布均匀性系数n。研究表明,在全部样品中,X的分布范围为30~70 nm,最可几范围为40~50 nm,孔径分布均匀性系数n的分布范围为1.1~2.1,最可几范围为1.3~1.6;在较大水胶比（0.50）时,特征孔径X呈现先增后减的趋势;特征孔径X与氯离子快速扩散测试的6 h电通量存在正相关的趋势,孔径分布均匀性系数n与6 h电通量则存在负相关趋势,综合n与X影响的n/X与6 h电通量存在非线性的负相关趋势且更为明确。

基于定孔距变孔径分布的水下二维排气开孔模式研究

水下排气产生的气泡尺度参数对隔声效果存在影响。本文针对水下气体排放过程中的动力学特点,根据单位面积流量相等设计准则,建立水下气体二维排放方程,得到水下气体二维排放装置开孔位置及几何参数的解析表达式。建立有限元模型,比较均匀分布和定孔距变孔径分布两种开孔模式,通过循环水槽试验对排气效果进行验证。仿真计算和试验结果表明,定孔距变孔径分布模式能够有效控制气泡尺度参数分布,对增强气泡隔声效果更有利。

两种非饱和原状土的持水曲线及孔径分布

分别用轴平移技术和蒸汽平衡技术对原状黄土和红土施加低吸力(s≤1.5 MPa)和高吸力(s>1.5 MPa),量测土体在不同吸力下的含水率和孔隙比,得到两种土体在广吸力范围内的持水曲线与基本参数(进气值、残余吸力值和过渡段曲线斜率)。开展土体孔径分布测定试验,揭示两种土体的水力特性存在明显差异的微观机理。最后,基于土体脱湿过程与汞压入过程基本一致的原理,利用孔径分布曲线对土体的持水曲线进行预测。研究结果表明:①黄土持水曲线的过渡段由3段不同斜率的直线所构成,为双峰型持水曲线。红土持水曲线的过渡段由单一斜率线段构成,为单峰型持水曲线;②黄土的孔径分布曲线为双峰孔径结构,且大孔径集中分布的峰值大于小孔径集中分布的峰值。红土的孔径分布曲线为单峰孔径结构,且孔径在设备的可探测范围内均有一定量的分布;③利用孔径分布曲线预测的含水率与吸力关系与实测结果基本吻合,表明孔径分布曲线可较为有效预测土体的持水特性。

透水模板布的孔径分布表征方法

为区别透水模板布(CPFL)过滤层与结构层的孔结构特征,针对其过滤层表面孔径与结构层等效孔径进行了理论试验研究.首先,采用负压吸力法测试分析了不同试验条件下CPFL等效孔径分布差别;其次,基于Poisson Polyhedron理论与Hagen-Poisseuille定律,探讨过滤层表面孔径特征长度取值方法,推导CPFL过滤层表面理论孔径分布并试验验证.结果表明:标准试验条件是负压吸力法准确获取CPFL等效孔径曲线的关键;基于垂直渗透系数求解过滤层孔径分布方法可行,过滤层孔径相比等效孔径,前者分布范围更窄、特征孔径更小.最后,提出了过滤层表面理论孔径分布表征方法.

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。

煤基活性炭孔径分布的调控(英文)

提出并研究了一种煤基活性炭孔径分布的调控方法及调控机理。将煤样与不同质量的KOH混合后炭化,分别对炭化料进行酸洗,以控制其中的钾含量,然后对酸洗料进行蒸汽活化,制成活性炭。通过对所制活性炭进行氮气吸附实验、扫描电镜及能谱分析和吸附能力表征实验后发现:改变KOH加入量和采用质量浓度为5%的盐酸对炭化料进行酸洗,能够改变炭化料中的钾含量;随着KOH含量的提高,活性炭的吸附能力逐渐增强,平均孔径从2.379nm逐渐增大到2.636nm,同时孔径分布由以微孔为主逐渐向以中孔为主转移,其中孔含量由30.9%提高到46.1%。

不同变质程度煤的孔径分布及其对吸附常数的影响

为研究煤的纳米级(<100 nm)孔径对吸附常数的影响,对9种不同煤样的孔径分布和吸附常数进行测试,测试结果表明:煤的变质程度越高,吸附常数a值越大,吸附常数a值随着煤变质程度的降低呈现出线性减小的趋势。煤的变质程度对大孔(>1 000 nm)孔容的影响较大,对微孔(<10 nm)比表面积的影响较大。采用曲线相似度法分析吸附常数a和b的主导因素,结果表明:纳米级孔比表面积决定煤的吸附能力,吸附常数a随着纳米级孔比表面积增加呈线性增加;纳米级孔的容积决定煤的吸附速率,吸附常数b随着纳米级孔容积的增加亦呈线性增加。

配煤对煤基活性炭孔径分布影响的研究

以不同煤化度的太西无烟煤及神华烟煤为前驱体,KOH为活化剂制备系列活性炭,采用N2吸附法对活性炭孔结构进行了表征,分析了配煤对活性炭孔径分布的影响规律及机理.结果表明,不同配比的配煤均可制备出高比表面积(2817m2/g^3134m2/g)活性炭.配煤的配比是影响活性炭孔径分布的主要因素,随着配煤中高煤化度煤种配比的提高,活性炭的孔径分布逐渐变窄,中孔率也随之降低.原料煤自身结构与性质的差异是造成不同煤化度煤基活性炭孔结构差异的主要原因,通过配煤技术可以有效地调节活性炭的孔径分布.

软土结构性破损的孔径分布试验研究

采用压汞法对天然结构性软土压缩过程孔隙大小分布的演化进行了试验研究,结果表明,当荷载超过结构屈服应力后,尺寸较大的团粒间孔隙首先发生破坏,随着荷载的增大,越来越小的孔隙受到影响,但团粒内孔隙在压缩过程中不发生变化;根据试验结果提出了孔隙结构破损势的概念,并用其表征孔隙分布随荷载变化的规律。