基于CT扫描的煤中孔裂隙精细表征

摘要：

为了深入探究煤层气赋存和运移的机理,需要对煤中孔裂隙进行定性分析和精细定量表征.为此,以沁水盆地南部五阳矿3号煤层的原煤为研究对象,应用X射线对原煤煤心进行360°全角度步进式扫描,借助CT分析构建出其三维数字化可视模型,在此基础上,采用DTM灰度阈值分割法求出孔裂隙的灰度阈值分割点,识别煤中孔裂隙,并与扫描电镜观测到的结果进行对比;采用Avizo软件建立孔裂隙系统的球棒模型,实现了对孔裂隙的定量表征,并与压汞实验结果进行对比.研究结果表明:①DTM灰度阈值分割法可以准确识别煤中孔裂隙,并且与扫描电镜图像中同一裂隙的形态和发育尺度基本一致;②利用CT扫描可以准确识别直径19.20 mm、高度10.59 mm样品中孔径大于12.40 μm的孔裂隙,展现孔裂隙在三维空间的分布情况;③压汞实验结果与CT扫描结果仅在以非连通孔隙为主的20～40 μm孔径段存在差异,而在40μm以上孔径段二者的孔裂隙体积变化趋势则一致,其中CT扫描的分析结果更为可靠.

关键词：煤岩、孔裂隙、CT扫描、阈值分割、三维重构、孔隙度、球棒模型、孔隙分布特征

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资助基金：国家自然科学基金项目“甲烷在煤微晶单元中的赋存与释放特性研究”41172141;山西省基础研究项目“煤基质中孔隙/裂隙对煤层气开采的影响与控制机理”2016012001

在线出版日期：2018-05-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：41-49