基于低温CO2吸附的煤和页岩微孔结构分形分析

摘要：

分形维数是分析煤和页岩微观孔隙结构的重要参数之一.目前主要是基于低温N2吸附数据进而利用Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型,获得煤和页岩中孔(2～50 nm)与宏孔(＞50 nm)的表面粗糙分形维数,对其微孔(＜2 nm)分形维数的研究还较少.为深入研究煤和页岩的微孔特征,基于微孔填充与孔径分布理论,对比分析了煤和页岩微孔结构的分形特征.选取煤和页岩样品进行低温CO2吸附实验,计算并分析两者的微孔分形维数.结果 表明:煤的微孔分形维数分布在2.6～2.8之间,平均为2.75;页岩的微孔分形维数分布在2.8～2.9之间,平均为2.88.煤的微孔比表面积分布在100～300 m2/g之间;页岩的微孔比表面积集中在15～30 m2/g之间,页岩的孔隙分布零散且数量少,说明分形维数越大,微孔结构更加复杂.此外,分别对煤与页岩的微孔分形维数、表面粗糙分形维数进行了对比,发现虽然煤的微孔比表面积均远大于页岩,但其孔径分布、孔隙结构比页岩简单,微孔分形维数小于页岩.同时,由于中孔、宏孔数量少,比表面积小,孔隙表面较为光滑,煤的表面粗糙分形维数小于页岩.微孔分形维数和表面粗糙分形维数分别受微孔结构复杂程度与中孔、宏孔表面粗糙程度的影响,微孔结构越复杂,中孔、宏孔表面越粗糙,分形维数越大.

关键词：微孔分形维数、FHH模型、低温CO2吸附、低温N2吸附

所属期刊栏目：31

分类号：TE151(石油、天然气地质与勘探)

资助基金：国家科技重大专项;国家自然科学基金

在线出版日期：2020-08-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：1028-1040