砂岩热冲击破裂特征及其孔隙连通性分析

为研究高温砂岩在水中热冲击冷却后的破裂特征及损伤规律,利用显微CT技术,对600℃的高温砂岩在不同温度水中热冲击冷却后孔隙的细观结构特征进行了分析。对冷却介质温度与孔隙发育特征之间关系进行分析,并对孔隙分形维数的变化趋势进行研究,研究结果表明:高温砂岩热冲击处理后,萌生大量孔、裂隙,孔隙间较脆弱的地方产生喉道,并逐渐发育扩展,同时孔隙发育扩大,最终大量孔隙连通形成连通团。随着冷却介质温度的降低,生成的连通团体积增大,砂岩渗透率增大,破坏程度增强。砂岩孔隙体积分数与分形维数线性正相关,孔隙体积分数越大,分形维数越大,砂岩损伤越严重,分形维数可用于表征其损伤程度。600℃高温花岗岩、石灰岩、砂岩在水中热冲击冷却后的孔隙、裂隙发育特征具有较大差异。花岗岩表现为明显的脆性断裂,砂岩孔隙发育明显,石灰岩萌生孔隙的同时有裂隙发育。

鄂尔多斯盆地低阶煤渗流孔隙拓扑结构非均质特征研究

煤微观连通孔隙团是煤体渗透性能的决定性因素,其特殊的拓扑结构非均质性是煤体渗透各向异性的根本原因。为了揭示煤微观连通孔隙团拓扑结构的非均质特征,针对鄂尔多斯盆地低阶煤进行X-ray μCT扫描,重建煤孔隙微观空间结构模型,采用AVIZO软件提取最大连通孔隙团,并构建其等效孔隙网络拓扑结构,分析孔隙形状因子与孔隙等小直径和表面积的关系,探讨连通特性和分形维数在空间中的变化规律。结果表明:孔隙形状因子与等效直径存在指数关系,与孔隙表面积存在线性关系;连通孔隙团内部渗流孔隙空间越大,其形状越不规则,非均质越强;低阶煤连通孔隙团各断面的欧拉数变化较大,连通性具有更强的非均质性,孔隙离散程度更高,但粗糙度较低。

基于显微CT的构造煤渗流孔精细表征

利用显微CT技术对重庆市中梁山南矿构造煤的渗流孔进行了精细定量表征。研究发现:构造煤孔隙直径一般小于10μm,但不同类型构造煤的孔隙分布特征有着明显差别。随着构造变形的增强,煤的孔隙数量、面孔隙度逐渐增大。原生-碎裂煤的孔隙以原生孔为主;碎裂煤脆性破坏加剧,角砾孔增加;碎粒煤碎粒孔和微裂隙发育,平均孔径加大;鳞片煤受到强烈剪切作用,煤颗粒在脆性破碎的基础上,同时具有韧性变形特征,包括局部揉皱和粉末状糜棱质,充填部分孔隙,造成平均孔径下降。构造煤孔隙三维建模表明,随着应力作用的增强,构造煤的孔隙度、孔比表面积、孔体积及最大连通孔隙团不断增高。