川东地区吴家坪组页岩储层孔隙结构及发育控制因素

基于薄片和扫描电镜观察,结合TOC(总有机碳质量分数)测试、X射线衍射分析和低压气体吸附实验,明确了吴家坪组页岩储层的孔隙结构和发育影响因素。结果表明:1)吴一段和吴二段为黏土质页岩和混合页岩,吴三段为硅质页岩、钙质页岩和混合页岩。2)储集空间主要为裂缝、粒间孔和粒内孔,有机质孔规模较小,孔隙呈墨水瓶状和平板状或狭缝形孔;孔径以“多峰态、多尺度”特征分布于0.84~14.10 nm范围内,小于60 nm和10 nm的孔隙分别是总孔体积和比表面积的主要贡献者;页岩非均质性高,且孔隙内部非均质性高于孔隙表面。3)石英含量增加促进介孔发育,抑制微孔形成和增强非均质性,碳酸盐矿物含量增加不利于微孔与介孔发育,但增强储层非均质性,黏土矿物含量和TOC增加促进微孔的发育和增强储层的均质性。4)根据孔隙类型和矿物含量,将吴家坪组页岩分为黏土矿物含量高和脆性矿物含量高的裂缝￣无机孔隙型储层。

基于沉积物孔隙水电动导排的氮磷污染沉积物修复技术

孔隙水是沉积物和上覆水之间物质交换的重要媒介,污染物可以通过孔隙水对流、扩散等方式向上覆水中迁移,加剧上覆水体的污染。采用自制电动导排孔隙水装置,设置5组对照实验,模拟了导排沉积物孔隙水对氮磷污染沉积物的修复,分析了泥–水界面氮磷释放通量,探讨了不同实验条件对沉积物内源释放与微生物多样性的影响。结果表明:导排孔隙水可以显著抑制泥–水界面氮磷释放,但是氮磷的响应存在差异。通电导排孔隙水后泥–水界面总氮(TN)释放通量总体呈逐步下降趋势,变化范围为–15.698~79.903 mg/(m^(2)·d),实验进行14 d即可使TN释放通量降低为最大释放通量的10%以内。与对照组相比,仅导排孔隙水可以使泥–水界面氮释放通量减低76.72%,通电后界面释放通量最终降幅可达95.53%以上。泥–水界面总磷(TP)释放通量在实验进行28 d内呈波动变化,其范围为–3.558~4.279 mg/(m^(2)·d),当实验时间超过70 d以后,除对照组以外,泥–水界面磷释放通量均为负值,最终沉积物从磷的“源”转为“汇”。实验结束后,沉积物中pH值、有机质含量(LOI)没有发生显著变化。导排孔隙水后沉积物中TP降低约1.06%~5.02%。TN含量减少主要发生在阳极,相对于初始状态减少了2.65%~13.63%。电动导排孔隙水对沉积物中微生物α多样性影响较小,在电场作用下沉积物中微生物的Chao1指数、ACE指数略有降低,但在统计学上无显著差异。沉积物中微生物群落组成相似,在门水平上,均以变形菌门(13.41%~24.40%)、拟杆菌门(12.77%~29.71%)和绿弯菌门(5.01%~18.64%)为主。冗余分析表明,对微生物群落结构影响较大的因素为沉积物pH值、含水率,其次为沉积物LOI和电导率,沉积物中总磷含量的影响最小。研究表明,通过电动导排孔隙水修复氮磷污染沉积物是一种具有应用前景的技术选择。

三塘湖盆地条湖—马朗凹陷侏罗系西山窑组巨厚煤层孔隙多尺度联合表征

三塘湖盆地侏罗系西山窑组中下部巨厚煤层分布广泛,然而目前对于巨厚煤层孔隙特征的研究较少。为精细表征盆地条湖—马朗凹陷煤储层孔隙特征,以西山窑组9-1和9-2煤为研究对象,通过高压压汞、低温液氮吸附、核磁共振、CT扫描、扫描电镜等实验手段和孔隙—裂隙分析系统(PCAS)探究其孔隙发育特征。结果表明,两煤分层煤样表面形貌差异较大,9-1煤表面含有大量矿物晶体颗粒,气孔、角砾孔、摩擦孔以及微裂隙发育,孔裂隙拓扑结构明显,9-2煤具有明显的原生纤维结构,裂隙规模小而分散。两煤层孔隙结构分形特征差异明显,9-1煤比9-2煤非均质性更强,液氮吸附曲线属于Ⅱ型,存在H4型曲线滞后环。9-2煤微孔和小孔分维值分别为2.53和2.63,复杂程度更高,渗流孔连通性更强。煤样多重分形特征表明,小孔径孔隙分布较集中,分布范围较小,该孔径段非均质性更强,其中9-1煤孔径分布集中性更强,孔径分布间隔相对更均匀。采用联合表征煤样全尺度孔径分布特征,9-2煤总孔容大于9-1煤,大孔体积占比最大,分别为47.97%和44.48%,其次为中孔和小孔,微孔占比最少;微孔对两煤层孔比表面积贡献最大,分别为62.67%和58.43%;9-1煤各孔径的孔容贡献率与孔径大小呈正相关,而孔比表面积与孔径大小呈负相关。

静电纺丝聚酰亚胺绝缘纸孔隙结构对其浸渍与击穿特性的影响

为研究绝缘纸微观孔隙结构对其浸渍与击穿特性的影响规律,该文采用静电纺丝技术,以聚酰亚胺(polyimide,PI)为原料,通过改变纺丝电压制备不同孔隙的PI绝缘纸,对不同纺丝电压下制备的绝缘纸孔隙结构、浸渍速率以及击穿场强进行了表征与测试。结果显示:随纺丝电压升高,PI绝缘纸的中值孔径减小,孔隙率增加,浸渍速率加快,油浸纸击穿场强上升,最多可达40.35%。分析表明:提高纺丝电压可改变PI绝缘纸的孔隙结构,减小孔径,增加孔隙率,进而提高PI纸的浸渍速率与油纸亲和性,使PI油浸纸浸渍更充分,进而减少内部缺陷,提高击穿场强。在制备油纸绝缘用新型绝缘纸时,应考虑绝缘纸孔隙结构对油纸绝缘浸渍与击穿特性的影响,以获得更高的击穿场强。

基于多微观手段的季冻区草炭土孔隙特征和渗透性研究

土体的宏观性质主要受其微观结构和孔隙特征的影响。查明土体在冻融等外部条件影响下的微观演化规律对岩土工程研究具有重要意义。草炭土作为季节性冻土和特殊土,由于其腐殖质和植物纤维含量较高,具有较高的压缩性和较低的强度。因此,以草炭土为研究对象,通过土工试验、核磁共振(nuclear magnetic resonance,简称NMR)、X射线计算机断层扫描(computed tompography,简称CT)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)等方法研究了草炭土的微观结构、孔隙特征和冻融效应。基于岩土力学和核磁共振理论,完成CT切片和SEM的微观图像分割,以识别空气孔隙和储水孔隙。结合微观图像和成分分析,草炭土的微观结构揭示了有机质组分是能够容纳和传导水分的土壤基质。冻融后草炭土的孔径分布表现为中孔比例增加,孔隙总体数量显著增加。因此,量化微观参数表明冻融后草炭土的孔隙连通性增强,孔隙形状复杂程度降低,渗透性增强。通过对非饱和土理论计算的验证表明,核磁共振方法能够有效地表征冻融土渗透性的变化。研究成果可作为高有机质、高纤维含量土壤研究的基础,也可作为草炭土分布区工程建设的参数依据。

纳米孔隙中CO_(2)-页岩油的相行为特征

综合考虑流体分子与孔壁间的相互作用、临界性质变化、毛细管力和吸附相的影响,利用修正后的PR(Peng-Robinson)状态方程和气相-液相-吸附相三相相平衡计算方法,分析CO_(2)-页岩油体系在纳米孔隙内的相行为。研究发现:受到纳米孔隙限域效应影响,随着孔径的减小页岩孔隙内流体临界温度和临界压力下降,CO_(2)对体系临界温度的降低起抑制作用、对体系临界压力的降低起促进作用;同时随着CO_(2)物质的量分数的增大,体系临界点左移,相包络线面积减小。大庆古龙A区块页岩储层具有明显的限域效应,当孔径为10 nm时,储层流体逐渐转变为具有凝析气藏流体特征的流体;10 nm孔隙中液相的CO_(2)含量比100 nm孔隙中液相的CO_(2)含量增加了20.0%,而气相中CO_(2)含量减少了10.8%,表明限域效应增强了纳米孔隙中CO_(2)的传质,有利于CO_(2)的埋存和微观驱油。

川东北地区凉高山组致密砂岩孔隙特征及成因机制——以川东北铁山金窝剖面为例

文中以川东北铁山金窝剖面凉高山组为研究对象,综合野外露头样品,开展岩石铸体薄片、全岩X衍射、扫描电镜及孔隙度测试,系统分析了凉高山组砂岩的岩石学、储集空间、物性及成岩作用特征,探讨物性控制因素,明确储层成因机制。结果表明:研究区凉高山组砂岩成分及结构成熟度中—差,岩石类型以细粒长石岩屑砂岩为主;孔隙类型以残余原生粒间孔、粒内微孔、杂基/胶结物微孔为主,孔隙度介于0.64%~14.71%,平均为6.65%,物性较差;砂岩成岩特征表现为强压实、弱胶结、弱溶蚀。砂岩物性是物源、沉积条件及埋藏成岩过程共同作用的结果:小湖盆、近物源导致了砂岩搬运距离短,淘洗不充分,岩屑及塑性组分含量高;早期持续快速埋藏压实导致粒间孔隙快速损失、后期胶结和溶蚀受抑制。互层的烃源岩品质较差导致储层晚期溶蚀改造有限。喜山期抬升改造有利于改善储层物性。现今有利砂岩主要形成于水下分流河道。

混合砂混凝土加速盐侵蚀作用的孔隙结构分析

为探究不同环境工况条件下加速硫酸盐侵蚀混合砂混凝土内部孔隙结构的变化规律,通过初始损伤、复合盐、冻融循环、干湿循环、多倍浓度和高温环境工况条件下硫酸盐侵蚀混合砂混凝土试验,结果表明:不同环境工况下硫酸盐侵蚀作用对混合砂混凝土内部的孔隙结构变化规律影响不同,随着侵蚀周期的增加,除多倍浓度与复合盐工况下无害孔呈现略有增加外,其余工况下无害孔和少害孔占比总体均呈现降低趋势;与对照组相比,多倍浓度、初始损伤和冻融循环工况下无害孔占比减少,而复合盐、高温和干湿循环工况下无害孔占比相对增多,初始损伤和高温工况下多害孔占比大幅增多而其余工况多害孔占比均减少;与对照组相比,干湿循环工况条件下孔隙度最大提升32%,多倍浓度工况条件下平均孔径最大提升3255.4%,初始损伤工况条件下,束缚流体饱和度损伤量和自由流体饱和度的增大量最大.

高温热暴露对等离子喷涂YSZ孔隙结构和力学性能的影响

采用大气等离子喷涂工艺在不同喷涂距离下制备YSZ涂层,并在1300℃下进行不同时间高温热暴露。表征了喷涂态以及热暴露过程中涂层微观结构(表观孔隙率、2D孔隙密度、3D孔隙率)和力学性能(硬度、弹性模量)的变化。结果表明,当喷涂距离增大时,喷涂态涂层内部表观孔隙率、2D孔隙密度以及3D孔隙率均增大,且涂层中3D孔隙占比增大。对于同一喷涂距离的涂层,高温热暴露后,3D孔隙率变化较小,表观孔隙率和2D孔隙密度显著下降,涂层硬度和弹性模量显著增加。涂层硬度、弹性模量、表观孔隙率和2D孔隙密度随热暴露时间变化均呈现双阶段演变过程,0~20 h变化显著,20~100 h变化逐渐缓慢。涂层相结构分析表明,热暴露期间涂层相结构并未发生明显变化。涂层在高温下热暴露100 h后,表观孔隙率和2D孔隙密度约分别降低35.8%和68.2%,涂层硬度和弹性模量约分别增加78.5%和81%,3D孔隙约降低8.6%。热暴露过程中2D孔隙愈合主导了涂层的烧结致密化,最终导致涂层力学性能发生变化。随着喷涂距离增加3D孔隙占比增大,热暴露后涂层硬度及弹性模量的增量减少。因此,当涂层内部3D孔隙占比越多时,涂层抗烧结能力增强。

深部中阶煤孔结构的压汞—液氮联合表征及孔隙分形特征

为研究深部中阶煤的孔隙结构特征与孔隙分形规律,利用压汞法和液氮吸附法对沈阳红阳三矿、开滦林西矿、淮南新集二矿和平顶山平煤六矿等典型深部开采矿区的主采煤层煤样进行了孔径、孔容、比表面积等参数测试,基于Menger海绵模型和FHH模型进行了孔隙分形规律的研究。结果表明:(1)基于压汞法的孔隙结构参数测试中平均孔径31.10~34.70 nm,总孔容0.0483~0.0594 mL/g,总比表面积5.5909~7.6528 m^(2)/g,得出典型深部开采矿区的主采煤层孔隙发育比较接近;孔容分布以大孔孔容占主导,微孔与过渡孔孔容比重相当,中孔的孔容分布相对较小,表明大孔孔隙连通性较好,中孔较为闭塞;比表面积分布以微孔为主,占比达70%以上,而中孔和大孔的比重甚微,可见微孔吸附能力最强,不利于深部煤层瓦斯治理;Menger海绵模型分形维数介于2.6~3之间,表明孔隙形状很不规则,孔隙较为复杂,整体上孔隙表面较为粗糙。(2)基于液氮吸附法测试的有效孔径范围为3~177 nm,总孔容与比表面积不同的矿区差异明显,孔容分布以过渡孔和中孔为主,微孔分布较低,大孔为0,表明利用液氮吸附法对于中孔、过渡孔有很好的表征,而难以表征大孔结构,且微孔的孔隙连通性较差;比表面积分布中主要为过渡孔、微孔和中孔,大孔为0,其中以过渡孔为主,且其吸附能力也较强;FHH模型分形维数介于2.0~2.7,结构较为简单规则。(3)讨论了深部中阶煤孔隙结构差异性,其中压汞法和液氮法的孔隙结构参数(比表面积、孔容)随埋深的增加均呈非线性的凹曲线变化;Menger海绵模型与FHH模型分形维数则随埋深的增加呈凸曲线的变化趋势。

基于伪标签方法的页岩孔隙语义分割网络

页岩孔隙是页岩气储集层的关键参数,其形状、大小、连通性和发育程度直接影响了储集性能。分析高分辨率岩石样本扫描电镜图像是获得孔隙结构的重要途径,但自动化识别仍然具有较大的难度。本研究提出一种基于伪标签方法的页岩孔隙语义分割网络,试图实现页岩孔隙的智能识别和分类。我们采用金字塔场景解析网络(PSPNet),对251张重庆龙马溪组页岩储层的扫描电镜图像进行训练。由于采用了伪标签生成策略,只对少量图像进行标注,并借助模型在未标注图像上的分割结果对模型进行迭代训练,可以降低图像标注的成本;此外,还通过集成学习来提高模型的准确性和泛化能力。经过迭代训练后的模型,平均交并比(MIoU)可以高于0.70;经对比实验,采用伪标签和集成学习可以使模型的MIoU提升约0.07。结果表明,伪标签方法在提升神经网络泛化能力的同时,改善过往的深度学习分割方法人工标注时间成本过高的缺陷,而集成学习可以稳定地提升模型的准确率。

CO_(2)-咸水-岩石相互作用对储层孔隙度的影响:以准噶尔盆地东沟组砂岩层为例

为探究实际工程情况下超临界CO_(2)注入咸水层地质封存过程中储层孔隙度的变化,考虑CO_(2)-咸水-岩石相互作用对储层孔隙度的影响。以准噶尔盆地东沟组砂岩储层为研究对象建立三维地质模型,采用全耦合方法进行多相多组分流动模拟超临界CO_(2)注入咸水层后的溶解与扩散过程。结果表明,模拟期间储层孔隙度随CO_(2)羽迁移呈现出4种不同变化趋势;温度和地层水盐度梯度变化均会改变孔隙度变化趋势。基于数据分析,发现CO_(2)-咸水-岩石相互作用抑制了CO_(2)的迁移速率,导致不同区域矿物溶解或沉淀状态不同,进而造成了对孔隙度影响的差异性;封存过程中CO_(2)的持续注入导致储层内pH降低,产生矿物溶解,进而增加了孔隙空间,其中钙长石的溶解作用最显著,后期方解石持续生成则导致孔隙度增速放缓或减小;温度升高可促进矿物反应,并导致矿物变化量的增加,进而影响储层孔隙度的变化量;高盐度地层条件下不利于地化反应发生,进而减少孔隙度的变化量。研究结果可为CO_(2)地质封存的储层多场耦合模拟、地球化学响应特征研究提供一定的技术支撑,也为CO_(2)地质封存的长期性和稳定性评价提供了理论依据。

基于弹性阻抗统计岩石物理模型的孔隙度反演方法研究与应用

孔隙度是开展储层评价的重要参数,在储量计算、岩性识别以及优质储层评价等方面发挥着不可替代的作用。在实际应用中通常采用孔隙度与波阻抗、速度、密度等弹性参数之间的回归关系来进行预测,但叠前地震反演中密度参数反演精度不足、单一参数与孔隙度参数回归关系不理想等问题限制了孔隙度参数的预测精度。笔者充分利用不同角度叠加地震数据反演的弹性阻抗稳定性好的特点,发挥大中小三个角度的弹性阻抗与物性参数之间的联系与差异,联合构建出弹性参数与孔隙度参数之间更合理的统计岩石物理模型,并进一步基于贝叶斯理论通过概率估算方法反演得到目标储层的孔隙度数据。将上述方法应用于碳酸盐岩实际工区开展孔隙度参数预测,基于地震资料反演的孔隙度结果与测井实测孔隙度数值吻合度高,为基于地震资料开展优质储层评价提供了更合理的孔隙度参数。

冻融循环及围压对纤维混凝土孔隙结构及渗透率的影响研究

为探究冻融循环及围压对纤维混凝土微观孔隙结构及渗透率影响规律,采用核磁共振检测装置(NMR)对不同冻融循环次数下4种纤维混凝土(素混凝土、碳纤维混凝土、玄武岩纤维混凝土及聚丙烯纤维混凝土)孔径分布及孔隙率进行测量,利用TWM-3000型三轴压力机对冻融后试件开展变围压(4 MPa、5 MPa、6 MPa、7 MPa、8 MPa、9 MPa)渗透率试验,分析纤维种类、冻融循环及围压对混凝土材料渗透率的影响规律。结果表明:(1)冻融循环作用会使得试件纵波波速降低,损伤程度增大,其中冻融循环次数达到100次时,玄武岩纤维混凝土、碳纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土、素混凝土损伤因子分别为22.17%、28.29%、29.70%、36.58%,纤维的掺入能够增强混凝土材料的抗冻性能,减缓试件冻融损伤程度。(2)4种混凝土试件孔径分布图谱均呈三峰型。冻融循环20次、40次、60次、80次、100次时玄武岩纤维混凝土孔隙率增幅为8.73%、15.27%、21.82%、30.91%、43.64%,冻融循环作用对混凝土材料内部结构造成损伤破坏,其微观表现形式为裂纹的扩展及孔隙数目的增加,孔隙率随之增大。(3)4种混凝土试件渗透率与围压间呈对数函数负相关,与冻融循环次数间呈二次函数正相关。玄武岩纤维的掺入对混凝土材料的抗渗性提升效果最显著。(4)围压的降低及冻融循环的增加均使得试件渗透率增大,围压对试件渗透率的影响程度高于冻融循环作用。增强围压、减少冻融循环次数及在混凝土材料中掺入玄武岩纤维对水工环境下混凝土建筑物的抗渗性能均存在提升作用。

青海省北川河流域孔隙水水化学特征及源贡献解析

根据2020年采集的53个青海省北川河孔隙水样品,利用ArcGIS10.7、SPSS20.0、Origin2022等软件,基于APCS-MLR模型研究了北川河流域孔隙水水化学特征及并定量分析来源贡献率,结果表明:①研究区孔隙水pH介于7.0~8.0,呈中性~弱碱性。沿水流方向,Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)质量浓度逐渐降低,Na^(+)、Cl^(-)和SO_(4)^(2-)质量浓度逐渐升高,水化学类型逐渐由HCO_(3)^(-)-Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)·SO_(4)^(2-)-Ca^(2+)转化为HCO_(3)^(-)·SO_(4)^(2-)-·Cl^(-)-Na^(+)·Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)·SO_(4)^(2-)·Cl^(-)-Na^(+)型,与上游相比,TDS及Na^(+)、Ca^(2+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)等主要离子质量浓度均明显增高,下游水质变差。②北川河流域孔隙水水化学特征总体受矿物溶滤作用的控制,硅酸盐岩、碳酸盐岩矿物溶解是地下水化学组分的主要来源,同时阳离子交换作用强烈,上游到下游,蒸发浓缩作用显著增加,人类活动增加,对孔隙水水化学特征有一定影响。③北川河流域上游孔隙水主要受天然状态下的水文地球化学进程控制,APCS-MLR模型表明,碳酸盐岩矿物溶滤,岩盐钾盐溶解和离子交换,蒸发浓缩的贡献率分别为35.93%,29.68%,26.54%。下游孔隙水中硅酸盐岩溶解、蒸发浓缩作用、工业活动,农业活动,碳酸盐岩矿物溶解的贡献率分别为41.27%、27.73%、22.91%,应加强下游流域水源保护工作。

振动荷载作用下聚丙烯纤维喷射混凝土孔隙结构及能量耗散试验研究

为探究振动荷载对隧道聚丙烯纤维喷射混凝土孔隙结构及力学性能影响规律,利用核磁共振检测仪(NMR)及电液伺服压力机对振动荷载作用下(0、1、5、10、15、20)喷射混凝土及聚丙烯纤维喷射混凝土孔隙结构及能量演化规律开展试验研究,分析聚丙烯纤维及振动荷载作用次数对喷射混凝土T2图谱、孔隙率、孔隙分形维数及能量耗散影响规律。结果表明:(1)混凝土试件T2图谱均呈三峰型,且主峰高度远大于次峰峰值。喷射混凝土主峰、次峰及三峰强度是聚丙烯喷纤维射混凝土的1.72倍、2.31倍、1.38倍,聚丙烯纤维的掺入使得喷射混凝土孔隙直径及孔隙数目均减小。(2)相较于振动荷载未作用试件,振动冲击荷载作用1次、5次、10次、15次、20次时喷射混凝土试件孔隙率增幅为1.62%、7.84%、19.19%、35.41%、52.70%,聚丙烯纤维喷射混凝土试件孔隙率增幅为0.93%、5.37%、19.90%、32.82%、53.82%,振动荷载作用次数的增加使得试件孔隙数目增加、直径增大,孔隙率增加。(3)振动荷载作用次数的增加使得两种混凝土试件孔隙分形维数均呈线性降低变化,试件内部孔隙形成连接贯通,孔隙结构的复杂程度降低。(4)振动荷载作用0次、1次、5次、10次、15次、20次时聚丙烯纤维喷射混凝土耗散能是喷射混凝土的4.86倍、4.82倍、5.02倍、4.97倍、4.86倍、4.73倍,聚丙烯纤维的掺入极大增强了喷射混凝土材料的耗能效果,在变形过程能能够吸收更多的外部输入能量而不发生破坏,极大增强喷射混凝土支护结构的安全稳定性。

复合材料非热压罐成型及孔隙率影响研究

以平板夹层结构为研究对象,采用进口T300级非热压罐碳纤维织物预浸料,针对非热压罐碳纤维织物预浸料成型的零件孔隙率影响因素,排除固化工艺的影响,主要聚焦在铺贴和封装两个过程,从预压实参数、封装辅料布置这两大影响因素进行研究。通过设置不同的工艺参数,并对制造的平板夹层结构零件进行金相分析及孔隙率测试,获得最佳工艺参数,零件的最大孔隙率由改进前的1.81%降低为0.02%,大幅度降低零件孔隙率,从而提高零件合格率。

氢气在页岩有机孔隙中存储及滞留特点的分子模拟

为研究废弃的页岩气藏有机纳米孔隙是否具有额外的存储H_(2)的潜力,以及降压释放的过程中H_(2)是否会在地层中发生滞留,通过分子模拟,对比了不同形状干酪根纳米孔隙中H_(2)和CH_(4)的分布规律以及在不同压力下H_(2)的存储-释放过程。结果表明,CH_(4)在干酪根孔隙中存在有限的优势吸附,随压力增加,该优势逐渐减弱。H_(2)与干酪根壁面间作用力较弱,限域效应不显著,不同孔隙尺寸、压力条件下,H_(2)在孔隙内均呈均匀分布,减压过程中不存在滞后效应。

高压气态CO_(2)吸附/解吸作用对烟煤的孔隙结构影响研究

为探明高压CO_(2)吸附/解吸作用对煤孔隙结构的影响,结合低温N_(2)和低压CO_(2)吸附试验,对比分析了高压CO_(2)吸附/解吸前后贫煤、1/3焦煤和气煤的孔隙结构变化。结果表明,高压CO_(2)吸附/解吸作用对煤的孔隙形状无明显影响。吸附态气体和游离态气体的共同作用控制煤纳米孔的孔隙尺寸变化。在高压CO_(2)的吸附/解吸过程中,贫煤和1/3焦煤所承受的吸附态气体引起的吸附膨胀作用以及游离态气体的压缩作用强于游离态气体的“扩容”效应,导致高压CO_(2)吸附/解吸作用后贫煤和1/3焦煤的总比表面积分别减小5.63%和4.98%,总微孔体积分别减小3.72%和7.40%;气煤所受游离态气体的“扩容”效应强于吸附态气体的吸附膨胀效应和游离态气体的压缩效应,导致高压CO_(2)吸附/解吸作用后的总比表面积和总微孔体积分别增加5.89%和13.72%。高压CO_(2)吸附/解吸作用后,3种烟煤滞后环面积均减小,孔径分布峰值点均向更小孔径移动,孔径尺寸整体有所减小,微孔体积分数分别增加0.73百分点、1.48百分点和4.81百分点,孔径分布更均匀,孔隙连通性增强。

陶瓷材料中微纳级孔隙检测技术及其对性能的影响

采用压汞法、气体吸附法和X射线计算机断层扫描等多种手段,对陶瓷材料中微纳级孔隙进行系统的表征。实验结果表明,随着烧结温度从1200℃升至1400℃,样品的孔隙率从25.6%降至8.3%,平均孔径从2.5μm减小至0.8μm。通过扫描电镜观察发现,孔隙形貌由不规则形状向球形演变,分布更加均匀。力学性能测试显示,抗弯强度随孔隙率的降低从125 MPa提升至285 MPa,热导率从0.8 W/(m·K)提高至2.3 W/(m·K)。本研究建立了微观结构与宏观性能的定量关系模型。