基于micro-CT扫描的孔裂隙结构表征及渗流模拟

元永国，王 瑞，范 楠

（1.辽源职业技术学院 资源工程系，吉林 辽源 136201；2.辽宁工程技术大学 矿业学院，辽宁 阜新 123000）

煤是一种天然复杂的多孔介质，其内部孔裂隙结构极度复杂，微观结构特征不仅影响煤体的宏观物理性质，而且还影响煤中气体的吸附、扩散和渗流[1-3]。瓦斯在煤孔裂隙中流动是一个多尺度和多物理的动态过程[4]，由于孔裂隙结构的各向异性，其渗流规律非常复杂，而煤孔裂隙结构作为影响瓦斯渗流的重要因素之一[5-6]，探究瓦斯在孔裂隙中的流动特征，对于煤层气的勘探与开发和瓦斯的高效抽采具有重要的现实意义。目前，关于孔裂隙结构的研究方法有很多，主要分为图像观测法和物理探测法。姚艳斌等[7]采用低温CO2/N2吸附法对煤储层孔裂隙结构的比表面积、孔隙类型以及连通性进行深入研究。郭旭升等[8]采用高压汞注入法与氩离子抛光扫描电镜相结合的方法分析了页岩气储层孔隙结构的控制因素。王刚等[9]利用CT扫描技术提取并重构了高阶煤的等效孔隙网络模型，统计分析了微观孔裂隙的结构参数。Yao等[10]借助低场核磁共振技术（NMR）有效表征了煤的孔径分布，根据核磁共振T2弛豫时间分布对煤中孔隙类型进行划分。基于孔隙尺度的渗流模拟是连接微观结构与宏观物性的桥梁和纽带，对于深入了解瓦斯渗流机理发挥着重要作用。基于孔裂隙几何模型的有限元方法主要包括格子玻尔兹曼法（LBM）和计算流体动力学（CFD）2种方法[11]。……