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非常规油气储集孔隙多尺度连通性的定量显微CT研究 被引量：17
1
作者 王玉丹 杨玉双 +6 位作者 刘可禹 任玉琦 谭海 邓彪 杜国浩 谢红兰 肖体乔 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期86-92,2,共7页
非常规油气储集孔隙结构复杂多样,以纳米级孔喉系统为主,局部发育毫米-微米级孔隙和裂隙。孔、裂隙大小、形态及三维连通性等微观结构特征对油气赋存状态、运移方式、渗流特征等地质问题研究具有重要意义。常规方法无法实现微纳孔隙多... 非常规油气储集孔隙结构复杂多样,以纳米级孔喉系统为主,局部发育毫米-微米级孔隙和裂隙。孔、裂隙大小、形态及三维连通性等微观结构特征对油气赋存状态、运移方式、渗流特征等地质问题研究具有重要意义。常规方法无法实现微纳孔隙多尺度三维结构及连通性分析。本文采用同步辐射多能CT技术,结合数据约束模型(DCM)方法对非常规油气储集微纳孔、裂隙研究,可实现多尺度三维可视化表征,进一步获得孔、裂隙体积统计分布及其三维连通结构等信息。基于上海光源显微CT实验平台,针对碳酸盐岩及陆相页岩两种样品,成功获得了孔、裂隙三维结构以及统计分布、三维连通结构等定量信息。实验结果表明,该方法有望成为非常规油气储集研究强有力的手段。 展开更多
关键词 同步辐射CT 数据约束模型 多尺度孔、裂隙分布 连通性
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饱和细粒土固结过程中矿物组分与有机质的三维表征 被引量：7
2
作者 刘治清 宋晶 +2 位作者 李学 杨玉双 任玉琦 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期1299-1306,共8页
饱和细粒土颗粒细小,比表面积大,易与土体中的孔隙水、有机质相互结合形成团聚体,这种结合形式对土体的物理力学性质有着重要影响。本文从三维微观结构角度探讨饱和细粒土的多物质结构特征对其固结演化性质的作用。土样分成4种组分:孔隙... 饱和细粒土颗粒细小,比表面积大,易与土体中的孔隙水、有机质相互结合形成团聚体,这种结合形式对土体的物理力学性质有着重要影响。本文从三维微观结构角度探讨饱和细粒土的多物质结构特征对其固结演化性质的作用。土样分成4种组分:孔隙,有机质,多矿物组分和伊利石为主的矿物组分。通过同步辐射显微CT技术联合数据约束模型,获取多物质三维结构表征。伊利石为主的矿物组分,与孔隙呈共存结构,即使在1600kPa高压作用下仍不易排出孔隙水。有机质与伊利石为主的矿物组分易结合形成有机黏土颗粒,有机质不仅吸附在组分表面,而且嵌入组分结构内部;在土体固结过程中,有机质存在富集特征,40~400μm直径的有机质总体积逐渐增大,削弱土颗粒间的连结强度。本研究采用定性与定量分析相结合,获取了固结过程中矿物组分与有机质的结构表征,为特殊土体的微宏观性质分析提供一种可行性研究方法。 展开更多
关键词 矿物组分 有机质 同步辐射 μCT 数据约束模型
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饱和细粒土固结过程中微观结构研究 被引量：4
3
作者 李学 张鹏 宋晶 《人民长江》 北大核心 2019年第9期180-186,共7页
饱和细粒土物质组成复杂且结构尺度跨度大,受压后微观结构的变化可反映宏观力学行为。借助室内试验(压汞试验、计算机断层扫描技术)及数值模拟方法(数据约束模型),建立饱和细粒土微观结构三维模型,实现土体物质组分和尺度的初步概化与... 饱和细粒土物质组成复杂且结构尺度跨度大,受压后微观结构的变化可反映宏观力学行为。借助室内试验(压汞试验、计算机断层扫描技术)及数值模拟方法(数据约束模型),建立饱和细粒土微观结构三维模型,实现土体物质组分和尺度的初步概化与分类。并尝试从微观结构和微宏观定量联系方面解释固结压力对饱和细粒土微观结构的影响,从而探讨饱和细粒土固结时的微宏观特征,确定固结压力过渡值。目前微纳米级小尺度团聚体的定量信息无法采用其他方法获取,但采用数据约束模型分析方法可以揭示孔隙和矿物团聚体的大小和数量随压力变化的敏感性。固结压力中400kPa是压力过渡值,显示土体固结过程中孔隙收缩速度变慢,矿物团聚速度显著增加。饱和细粒土承受大于400kPa以上的压力后,孔隙和矿物连通体的多尺度组合特征变得稳定。结合土体压缩变形特征,推测饱和细粒土蠕变界限在400kPa左右,对应着土体结构破坏的临界压力。所采用的数据约束模型方法在突破微米级尺度后可实现微纳米尺度分析,可供其他工程材料研究参考。 展开更多
关键词 饱和细粒土 三维微观结构 临界压力 数据约束模型 μCT试验
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饱和细粒土固结的三维多尺度结构演化及微宏观性质分析 被引量：1
4
作者 李学 张鹏 宋晶 《天津大学学报（自然科学与工程技术版）》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期76-83,共8页
饱和细粒土具有多物质多尺度共存的特殊性,其微观结构的形态演变是土体具有复杂工程特性的根本原因.本研究采用数据约束算法(DCM)结合多能量同步辐射X射线μCT技术,解决微观定量表征这一难题.基于物质对X射线吸收系数的差异,将土样材料... 饱和细粒土具有多物质多尺度共存的特殊性,其微观结构的形态演变是土体具有复杂工程特性的根本原因.本研究采用数据约束算法(DCM)结合多能量同步辐射X射线μCT技术,解决微观定量表征这一难题.基于物质对X射线吸收系数的差异,将土样材料分成孔隙、有机质和矿物质3个组分,进而表征了土样在不同固结压力下的物质赋存及多尺度三维结构演化特征.结果表明,饱和细粒土中孔隙与矿物质容易共存且互呈团絮状结构,弥散于土体中的有机质体积较小,多与孔隙重叠或位于孔隙与矿物团聚体交界处.当土样受压从0增加到1600 kPa时,孔隙连通程度减弱而矿物质贯通程度增强.固结压力超过400 kPa时,大孔隙连通体消失,微纳米尺度孔隙连通体开始出现.土体由大孔疏松状变成小孔密集状,微观结构变化不规律.细粒土结构的变化不仅与初始孔隙和矿物分布有关,也与固结压力有关.微宏观定量分析表明,饱和细粒土的力学特性与微纳米、纳米尺度的孔隙和矿物团聚体联系密切,这可为土体蠕变机制分析提供可行性理论和技术. 展开更多
关键词 饱和细粒土 三维结构表征 微宏观性质 数据约束模型(DCM) 多尺度结构演化
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饱和细粒土固结过程中三维微观空架结构研究 被引量：2
5
作者 李学 宋晶 +2 位作者 赵洲 李志杰 黄伟标 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A01期197-200,共4页
饱和细粒土具有典型的多尺度孔隙三维空架结构,显著影响着土体固结沉降等宏观力学特征。基于SEM及多能量同步辐射X射线μCT技术结合数据约束算法(DCM),建立饱和细粒土多尺度结构三维微观模型。研究结果表明:土样受荷时土体表面的表观孔... 饱和细粒土具有典型的多尺度孔隙三维空架结构,显著影响着土体固结沉降等宏观力学特征。基于SEM及多能量同步辐射X射线μCT技术结合数据约束算法(DCM),建立饱和细粒土多尺度结构三维微观模型。研究结果表明:土样受荷时土体表面的表观孔隙率与体积孔隙率的变化趋势基本一致,但表观孔隙率略小于体积孔隙率。800 kPa压力是土样表面表观孔隙率随压力变化的转折点,土体在800 kPa压力时其微观结构发生了显著变化,可能对应着土体骨架的蠕变变形。100 kPa土样和800 kPa土样表面的平均孔隙形状系数出现异常,100 kPa时低于均值0.32,而800 kPa时显著高于0.32,表明土体中孔隙在受压初始阶段对压力变化较敏感,而在固结后期土体结构发生变化。土样的实验孔隙率略大于由DCM计算出的体积孔隙率和DCM导出二维切片的表观孔隙率,经DCM二维切片得到的土样平均表观孔隙率在0.35~0.45范围内波动。数据约束模型突破分辨率限制,实现微纳米级颗粒的三维结构表征,同时PCAS检验数据约束模型切片数据可为计算土体孔隙率提供新途径。 展开更多
关键词 饱和细粒土 孔隙 SEM 数据约束模型 三维微观结构
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饱和细粒土孔隙结构定量表征 被引量：1
6
作者 李学 宋晶 +2 位作者 赵洲 李志杰 黄伟标 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第A02期153-156,共4页
土的物质组成多样且结构尺度跨度大,多物质成分和多尺度结构影响土体结构特征。借助室内试验及数值模拟(数据约束模型),表征饱和细粒土固结过程中多物质成分的多尺度结构,并进行三维结构定量表征,侧重探讨饱和细粒土固结过程中孔隙结构... 土的物质组成多样且结构尺度跨度大,多物质成分和多尺度结构影响土体结构特征。借助室内试验及数值模拟(数据约束模型),表征饱和细粒土固结过程中多物质成分的多尺度结构,并进行三维结构定量表征,侧重探讨饱和细粒土固结过程中孔隙结构的变化特征。研究表明,饱和细粒土受压固结的蠕变界限在400 kPa左右,对应的界限孔隙值为0.4μm(微米孔隙)。随土样受压强度增加,土体中不同尺度的孔隙及其连通体数量均发生变化:孔隙和孔隙连通体数量都先增加后减少最后趋于稳定,但变化规律并不完全一致。孔隙数量在200 kPa压力时达到峰值,而孔隙连通体数量却在400 kPa压力下达到峰值,孔隙总体积受孔隙数量和孔隙体积两个因素影响。土体固结前期主要发生大孔隙变形,大孔隙数量是影响其固结效应的重要因素。而在固结后期,微小孔隙体积是影响土体固结效应和蠕变的关键因素之一。本研究多方法结构分析在突破吹填淤泥这类饱和细粒土的结构定量分析后,有利于物质微宏观力学理论的进一步深化。 展开更多
关键词 饱和细粒土 多物质成分 多尺度结构 数据约束模型 三维表征
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有机质在吹填淤泥固结中的微宏观特征 被引量：10
7
作者 李学 刘治清 +1 位作者 宋晶 杨玉双 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第10期28-35,共8页
有机质是吹填淤泥的重要组成部分,吹淤造陆工程中,有机质对土体团聚体的形成和稳定所起的作用亟待研究。本研究通过室内模拟实验,获取物理力学指标,定量分析有机质对吹填淤泥工程地质性质的宏观影响;同时,进行多能量同步辐射显微CT实验... 有机质是吹填淤泥的重要组成部分,吹淤造陆工程中,有机质对土体团聚体的形成和稳定所起的作用亟待研究。本研究通过室内模拟实验,获取物理力学指标,定量分析有机质对吹填淤泥工程地质性质的宏观影响;同时,进行多能量同步辐射显微CT实验,采用数据约束模型,分析孔隙、有机质、矿物质1组和矿物质2组四个组分,定量分析有机质在固结过程中的结构赋存及组分相关性特征。研究表明,有机质含量与物理稠度指标(液限、塑限和塑性指数)正相关、与抗剪强度指标负相关;有机质与原生矿物相互独立赋存、与黏土矿物较为密切共存。吹填淤泥固结过程中,孔隙通道和原生矿物组成土体骨架结构,有机质依附于黏土矿物表面,黏土矿物依附于原生矿物表面,形成逐渐稳定的团絮状结构。本研究定量分析了有机质微宏观特征,一定程度上突破了常规方法视场和分辨率的矛盾,实现纳米分辨的各成分三维结构。 展开更多
关键词 吹填淤泥 有机质 多尺度结构 同步辐射显微CT 数据约束模型 三维结构表征
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