乌鲁木齐河东煤层渗流孔隙分形特征及渗透率预测

乌鲁木齐河东煤层渗流孔隙分形特征研究针对准噶尔盆地南缘的乌鲁木齐河东矿区，该研究采用了压汞试验和煤质分析相结合的方法，旨在深入理解煤层渗流孔隙的结构特性和影响因素。研究对象主要集中在43号和45号主力煤层，它们的孔隙结构复杂但整体连通性良好。 对于43号煤层，其压汞曲线显示出进汞饱和度相近，退汞效率较高，表明煤样中微小孔和大孔发育良好，这使得其孔渗性能相对较好。相比之下，45号煤层的进汞饱和度范围在45%到85%之间，退汞效率较低，微小孔隙占据主导，表明43号煤层的渗流能力优于45号。 在孔隙结构的分形特征方面，研究发现煤层的渗流孔隙分形维数分布在2到3，这意味着中、大型孔隙都展现出显著的分形特性。平均分维值显示，煤样的中孔分形维数(D2)高于大孔分形维数(D1)，这揭示了研究区煤储层中孔比大孔更为复杂。 更具体地，大孔分形维数的变化趋势与煤中的成分紧密相关：随着镜质组含量增加，大孔分形维数减小；随着惰质组含量增加，大孔分形维数增加；水分含量的增加导致大孔分形维数呈现倒“U”型变化；灰分产率的提高则导致大孔分形维数下降。这些发现表明了煤的化学成分对渗流孔隙结构的影响。 研究还探讨了煤岩渗透率与渗流孔孔隙度、孔隙结构之间的关系。大孔孔隙度(P1)与渗透率有强烈的正相关，而中孔孔隙度(P2)与渗透率呈中等程度相关。分形维数D1和D2则表现出较弱的关联性。通过支持向量机方法，研究者将渗流孔孔隙度和分形维数作为自变量，用于预测煤岩渗透率，结果显示这种方法具有较高的预测精度（R2=0.887），证明了渗流孔孔隙度和孔隙结构耦合对反映煤岩渗透率的有效性。 乌鲁木齐河东煤层的渗流孔隙特性与其结构、化学成分密切相关，深入理解和量化这些特性对于优化煤层气开采策略和提高储层开发效率至关重要。通过压汞试验和分形表征技术，研究人员得以精确评估煤层的渗透性，为该区域的煤炭资源管理和开发提供了科学依据。