基于压汞法构造煤基质压缩特性及其对孔隙结构影响

利用岩心观察、普通薄片、铸体薄片、扫描电镜分析和压汞曲线等多种手段，研究了蓬莱地区须二段储层成岩相和孔隙结构特征。依据成岩作用和成岩矿物划分出强压实胶结相、强压实不稳定组分溶蚀相2种成岩相。通过不同成岩相与孔隙结构特征对应关系探讨，结合试气结论，认为强压实不稳定组分溶蚀相对应孔隙结构最好，强压实胶结相中的硅质胶结次之，伊蒙混层再次之，钙质胶结最差。最后选取声波时差、电阻率、自然伽马、密度、中子5条对成岩相较敏感的测井曲线，建立了2种成岩相的测井识别标准，并以px1井为了实现了成岩相的剖面划分，由此可利用成岩相的纵向展布连续评价储层孔隙结构在二维剖面上的特征和变化规律。此研究为该区下一步油气勘探工作提供了地质依据。

溶蚀岩体具有明显的多相复合性质,其细观溶蚀孔隙与微裂纹会对岩体宏观力学特性产生显著影响,而针对孔隙结构特征对溶蚀岩体力学影响的研究并不多见.首先基于岩体溶蚀损伤演化机制研究的文献资料,将溶蚀岩体孔隙结构分为虫洞型与蜂窝型,采用颗粒流模拟手段,建立具有不同孔隙结构特征的溶蚀岩体的颗粒流模型;从细观力学角度分析孔隙结构特征及其发育程度对岩体力学行为特性的影响;分析孔隙结构特征对溶蚀岩体受载损伤演化、岩体破坏模式及破坏机理的影响.数值模拟结果表明,溶蚀岩体孔隙结构特征对岩体力学行为特性存在较大影响.对于具有不同孔隙结构特征的溶蚀岩体而言,其力学特性对岩溶发育程度的敏感性不同.实际工程中仅以孔隙率这一宏观等效指标来评价溶蚀岩体并不完善,应进一步考虑孔隙结构特征对岩体受载过程中力学特性的影响.

溶蚀岩体具有明显的多相复合性质,其细观溶蚀孔隙与微裂纹会对岩体宏观力学特性产生显著影响,而针对孔隙结构特征对溶蚀岩体力学影响的研究并不多见.首先基于岩体溶蚀损伤演化机制研究的文献资料,将溶蚀岩体孔隙结构分为虫洞型与蜂窝型,采用颗粒流模拟手段,建立具有不同孔隙结构特征的溶蚀岩体的颗粒流模型;从细观力学角度分析孔隙结构特征及其发育程度对岩体力学行为特性的影响;分析孔隙结构特征对溶蚀岩体受载损伤演化、岩体破坏模式及破坏机理的影响.数值模拟结果表明,溶蚀岩体孔隙结构特征对岩体力学行为特性存在较大影响.对于具有不同孔隙结构特征的溶蚀岩体而言,其力学特性对岩溶发育程度的敏感性不同.实际工程中仅以孔隙率这一宏观等效指标来评价溶蚀岩体并不完善,应进一步考虑孔隙结构特征对岩体受载过程中力学特性的影响.

以不同水泥掺量的水泥黏土为研究对象,进行核磁共振试验研究水泥掺量对微观孔隙分布的影响,进行变水头渗透试验研究水泥掺量对渗透性的影响,在此基础上调查水泥掺量对渗透性影响的微观机制。研究发现:水泥土的渗透系数随水泥掺量的增大而减小,其中在低水泥掺量(4%~12%)范围内急剧减小,在高水泥掺量(15%~25%)范围内呈现相对缓慢减小趋势；水泥土t2分布曲线均呈现三峰分布,三峰分别对应于小孔、中孔、大孔,随着水泥掺量增加,t2分布曲线总面积呈现减小趋势,其中在低水泥掺量范围内,第2峰、第3峰峰面积减小明显,在高水泥掺量范围内,第1峰峰面积显著减小。分析可知,在水泥掺量较低时,水泥水化作用优先堵塞大孔和中孔,导致渗透系数随水泥掺量增加而显著减小；在水泥掺量较高时,水泥掺量的增加主要减少小孔隙面积,大孔和中孔面积变化不大,此时增加水泥掺量对减小水泥土渗透系数的效果相对较差。

以辽河盆地西部凹陷某试验区为例,综合7口取心井岩心、镜下薄片、分析测试以及400口井测井精细解释储层物性等多种资料,从微观和宏观角度对稠油热采储层孔隙结构进行研究.研究区储层为高孔高渗,平均孔隙度31.25％,平均渗透率1829.3md.从微观成因角度,将研究区目的层孔隙结构划分为原生孔隙和次生孔隙等2大类,同时迸一步细分为粒间孔隙、粒内孔隙、基质内微孔、解理缝、粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔、特大溶蚀粒间孔、构造缝和溶蚀缝等10种亚类,其中以粒间孔隙和粒间溶孔为主.宏观上,基于精细测井解释资料,绘制了不同单层孔隙结构分布特征图.高孔隙度的区域主要呈北西-南东向条带状分布与水下分流河道主流线部位,指示孔隙度主要受沉积微相控制.在蒸汽吞吐转蒸汽驱开发方式转换时,应该充分考虑储层孔隙度的影响作用,在保证注汽井和采油井位于孔隙度高值区与的同时,应该尽量使得同一井组位于高孔隙度连片区域,已取得最好的注采对应效果.同时应该适当控制注入压力,防止蒸汽沿着高孔隙度发育条带突进,从而降低波及体积和提高石油采收率.

针对储层微观孔隙结构识别常用的室内实验法价格昂贵和研究成果具有区域性的问题,提出一种利用测井曲线预测储层微观孔隙结构类型的方法。首先,利用过程神经元建立双层过程神经网络模型;其次,结合文化算法和混合蛙跳算法的优势训练网络模型;最后优选8条测井曲线作为模型输入来预测孔隙结构类型。实验仿真结果表明所提方法具有很好的识别效果。

孔隙结构是混凝土的基本特征,与混凝土的宏观性能密切相关。通过气体吸附法试验,得到了机制砂混凝土孔隙结构的技术指标,研究分析了材料因素对机制砂混凝土孔隙结构的交互影响。研究表明:当水胶比固定时,降低水泥用量同时合理提高机制砂替代率,有利于优化混凝土的孔隙结构;合理增加机制砂或矿掺用量均可优化混凝土的孔隙结构,但二者之间存在一定的耦合负作用。

孔隙结构是混凝土的基本特征,与混凝土的宏观性能密切相关。通过气体吸附法试验,得到了机制砂混凝土孔隙结构的技术指标,研究分析了材料因素对机制砂混凝土孔隙结构的交互影响。研究表明：当水胶比固定时,降低水泥用量同时合理提高机制砂替代率,有利于优化混凝土的孔隙结构;合理增加机制砂或矿掺用量均可优化混凝土的孔隙结构,但二者之间存在一定的耦合负作用。

通过采用铸体薄片、扫描电镜、铸体图像分析、压汞分析等多种技术手段,对准噶尔盆地白家海地区侏罗系三工河组储层的孔隙结构进行了系统分析与研究。三工河组储层以次生溶蚀孔隙为主,喉道类型以片状、弯片状及管束状为主,主要是ⅱ类较大喉道,其次是ⅲ类中喉。储层评价结果为三工河组储层很好,ⅰ、ⅱ、ⅲ类都发育。沉积作用和成岩作用是影响孔隙结构的主要因素,成岩作用中的胶结作用和溶蚀作用的影响最大。

北黄海盆地中生界为残留盆地,油气勘探难度大、程度低,勘探工作主要集中于盆地东部。根据砂岩铸体薄片、扫描电镜、x射线衍射、阴极发光、流体包裹体测温等多种分析测试手段,对中生界储层砂体的岩石学特征、成岩作用及对孔隙的影响进行了研究。结果表明,该区中生界砂岩岩性以长石砂岩、长石岩屑砂岩为主,成岩作用主要有压实作用、胶结作用、交代作用、溶蚀作用,胶结物有黏土矿物、碳酸盐和硅质,成岩作用阶段已达到中成岩a期,结合盆地构造演化建立了成岩演化模式。早期的机械压实作用和胶结作用使原生孔隙大量丧失,长石及碳酸盐的溶蚀能够部分改善储层物性。原生孔隙的大量丧失和次生孔隙发育程度较低是造成本区储层低孔、低渗的主要原因。

采用压汞试验来研究水泥-膨润土固结体的微观孔隙结构特征,有助于从影响因素和机理上认识固结体的强度和渗透系数等宏观特性。试验研究结果表明:固结体的总孔隙体积、最可几孔径、各级孔隙分布以及临界孔径等孔结构特征与膨润土和水泥的用量密切相关。其中固结体的较大孔隙应主要由水泥水化产物构成,膨润土水化后会形成固结体的微小孔隙,并充填一部分大孔隙。

研究了水泥砂浆后期水化过程中孔隙结构的演变情况。采用了压汞法测量了水泥砂浆孔结构的变化。研究结果表明:在水泥砂浆后期水化的过程中,总孔容随着水化时间增加而变小,并且两者之间的关系可以用指数函数表征。

对现有孔隙水对混凝土静力特性影响的试验和理论研究成果进行综述。总结目前的试验研究方法和结论,分析湿度梯度、孔隙水压力以及液体表面张力等因素对混凝土弹性模量和强度的影响机理,指出孔隙水对混凝土特性的影响应是多种因素共同作用的结果。

固结条件下软黏土微观孔隙结构的演化及其分形描述——利用扫描电镜(sem)研究软黏土固结前后的微观结构，采用数字图像技术研究软黏土固结过程中微孔隙的大小、数量及其分布的演化规律。基于sierpinski地毯的分形概念，结合量测数据给出了描述孔隙结构的sierpins...

通过压汞试验探究了混凝土在渗透孔隙水压作用前后,孔隙的孔隙率、总孔隙面积、平均孔径、最可几孔径、临界孔径、孔径分布的演化规律,并计算不同状态下混凝土孔体积分形维数,进一步分析渗透孔隙水压对混凝土不同位置孔隙结构以及混凝土渗透性能的影响.结果表明,受渗透孔隙水压后混凝土孔隙结构与孔径分布都发生变化,其中对毛细孔改变最大;混凝土外侧孔隙特征改变要比内部显著;渗透率和孔隙率与大孔阶段的分形维数d1呈正相关关系,定性分析了混凝土渗透率与孔结构的关系.

孔隙率及孔隙特征对建筑材料性能的影响

采用粉末冶金法制备316l不锈钢多孔透气材料,研究了不同不锈钢粉料粒度（d50=2.5μm,39.2μm,64.3μm）对多孔材料气孔率、孔径尺寸和透气性的影响。结果表明：随着粉料粒度的增加,多孔材料的气孔率和最大孔径增大,透气性降低,其中d50=2.5μm不锈钢粉料所制备的多孔材料透气性最高,达到4.79m~3/（h·kpa·m~2）。分析认为随着粉料粒度的增加颗粒在混料、成型和烧成工艺中的外形变化是导致多孔材料透气性反而随着粒度增加呈下降趋势的主要原因。

采用粉末冶金法制备316l不锈钢多孔透气材料,研究了不同不锈钢粉料粒度(d50=2.5μm,39.2μm,64.3μm)对多孔材料气孔率、孔径尺寸和透气性的影响。结果表明:随着粉料粒度的增加,多孔材料的气孔率和最大孔径增大,透气性降低,其中d50=2.5μm不锈钢粉料所制备的多孔材料透气性最高,达到4.79m~3/(h·kpa·m~2)。分析认为随着粉料粒度的增加颗粒在混料、成型和烧成工艺中的外形变化是导致多孔材料透气性反而随着粒度增加呈下降趋势的主要原因。

用混沌分形理论结合压汞测孔技术,直接测试评价了磷渣-水泥浆体材料孔隙的显微结构特征,计算出了对应的分形维数,并对普通水泥浆体与掺磷渣的水泥浆体孔隙的分形特征进行了比较;同时探讨了孔体积分维数与孔隙率、孔表面积、孔分布及磷渣掺量的关系.研究表明,磷渣-水泥浆体的孔结构具有明显的分形特征,孔体积分形维数在2.4~2.8之间;掺磷渣的水泥浆体不仅具有粗孔细化的效果,而且孔隙的分形特征也有了明显的改善;在磷渣掺量大于30%时,其分维数、孔隙率与小于20nm的微孔数有明显的突变性.

混凝土养护龄期对混凝土弹性模量和和孔隙结构都会产生重要影响,通过研究桥梁用c50高性能混凝土的弹性模量随龄期增长的发展规律,利用压汞测试仪对龄期为5、28d混凝土的孔隙结构进行了测试,并引入分形理论分析了混凝土的孔隙结构,进而分析了养护龄期对弹性模量和孔隙结构的影响。结果表明:养护龄期对混凝土性能和孔隙结构有较大的影响,混凝土表观性能与孔隙结构之间存在密切关系;随着混凝土养护龄期的增大,混凝土弹性模量不断增大,混凝土孔隙率不断减小,同时孔径分布更加均匀,混凝土更加致密。分形维数和孔隙率变化趋势相反,分形维数随孔隙率增大而减小,混凝土的孔体积分形维数随弹性模量的提高而变大。

混凝土养护龄期对混凝土弹性模量和和孔隙结构都会产生重要影响,通过研究桥梁用c50高性能混凝土的弹性模量随龄期增长的发展规律,利用压汞测试仪对龄期为5、28d混凝土的孔隙结构进行了测试,并引入分形理论分析了混凝土的孔隙结构,进而分析了养护龄期对弹性模量和孔隙结构的影响。结果表明：养护龄期对混凝土性能和孔隙结构有较大的影响,混凝土表观性能与孔隙结构之间存在密切关系;随着混凝土养护龄期的增大,混凝土弹性模量不断增大,混凝土孔隙率不断减小,同时孔径分布更加均匀,混凝土更加致密。分形维数和孔隙率变化趋势相反,分形维数随孔隙率增大而减小,混凝土的孔体积分形维数随弹性模量的提高而变大。

文章编号:025322409(2004)0420435205 　收稿日期:2003209227;修回日期:2004204229. 　基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(g1999022105),中国科学院知识创新工程重要方向项目(kgcx22sw2308)。 　联系作者:房倚天,e2mail:fyt@sxicc.ac.cn. 　作者简介:李庆峰(19772),男,河北东光人,硕士,化学工程专业,e2mail:lqf@sxicc.ac.cn. 石油焦水蒸气气化过程孔隙结构和气化速率的变化 李庆峰1,房倚天1,张建民2,王　洋1,时铭显3,孙国纲3 (1.中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原　030001;2.上海理工大学,上海　200093;3.石