关键词： X ray photoelectron spectroscopy  

摘要： Hydraulic stimulation, as a pivotal technique for coalbed methane control, is frequently integrated with organic chemical inhibitors to enhance gas drainage efficiency by suppressing methane adsorption through competitive adsorption mechanisms. To explore the modification effects of organic reagents on the physicochemical properties of coal and the mechanisms influencing methane adsorption kinetics due to organic components, experiments were conducted using organic reagents (DCM, EA, THF, and DMF) to extract organic components from coal samples and modify their pore structure. A comprehensive qualitative and quantitative analysis of the physical and chemical structure of the coal before and after modification was performed using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM-EDS), Raman spectroscopy (Raman), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and 13C nuclear magnetic resonance (13C-NMR characterization techniques), along with low-pressure N2 and low-temperature CO2 fluid invasion methods for pore distribution testing. The study investigates the impact mechanism of the modified coal on methane adsorption through calculations based on an integrated optimization model of micropore filling. The results indicated that the extraction process led to varying degrees of change in the organic components of high-metamorphic bituminous coal, with DMF showing the strongest effect. The relative content of oxygen-containing functional groups significantly decreased, resulting in reduced methane adsorption capacity of the coal (from 26.536 4 cm3/g in the control group to 10.983 0 cm3/g after DMF treatment). Additionally, the extraction process altered the pore structure of the coal, increasing the relative amount of mesopores and macropores while decreasing micropores. The mechanism behind the decrease in adsorption capacity due to chemical factors was elucidated by optimizing the micropore filling theory. Concurrently, molecular dynamics si

关键词： 颗粒级配   吸水过程   脱水过程   土壤水分特征曲线   孔隙尺度   滞后现象  

摘要： 为研究土体颗粒级配对多孔介质土壤水分特征曲线的影响，在孔隙尺度下采用有限元分析方法对良好级配、不良级配和等粒径三种级配土体的吸水过程和脱水过程进行数值模拟。研究表明：（1）在吸水过程模拟中，3种级配土体中，不良级配土体水相饱和程度更高，良好级配土体的持水能力更强；在脱水过程模拟中，等粒径土体的土壤水分特征拟合曲线更平缓，土体更不易脱水。（2）对孔隙通道中的滞留水分进行微观分析，并对接触角作用和“墨水瓶”效应两个造成水分滞后现象的主要原因进行微观表征。（3）良好级配土体和不良级配土体对土壤水分特征曲线的影响主要由于“墨水瓶”效应。

关键词： 砂姜黑土   覆盖作物   生物孔隙   土柱   团聚体   X射线CT扫描  

摘要： 为全面揭示土壤生物孔隙分布特征，本研究采用高分辨率X射线CT技术，从三个尺度（（直径10cm、高20 cm的大土柱，直径5 cm、高5 cm的小土柱，以及3～5 mm的团聚体）探究不同轮作模式对砂姜黑土0～20 cm土层生物孔隙结构特征的影响，并对比分析不同尺度下生物孔隙结构特征差异。结果表明：与小麦-玉米轮作相比，小麦-羊角豆轮作显著提高了三个尺度下的生物孔隙度，增幅分别为237%、243%和119%(P<0.05)；小麦-决明子轮作分别提升了111%、217%和114%(P<0.05)。大土柱尺度下生物孔隙平均直径（1444～3374μm）和最大直径（4792～8854μm）均显著高于其他尺度，能够完整捕获粗大生物孔隙并揭示其垂直分布特征，但无法有效识别细生物孔隙（（<60μm）；小土柱尺度适用于中细生物孔隙（（>30μm）识别，常用于评估土壤的水气传输特性；团聚体尺度则能检测极细生物孔隙（>6μm），且其生物孔隙比例较高（（21.6%～34.4%）。综上，覆盖作物轮作在三个尺度下均能够有效改善砂姜黑土生物孔隙结构，建议未来研究中联用多尺度CT观测手段，以更全面揭示生物孔隙的空间分布与演变规律。

关键词： 致密储层   孔隙结构   实验技术   数学建模   技术创新  

摘要： 本文系统地总结了致密储层孔隙系统的研究进展与挑战。实验技术方面,跨尺度成像突破纳米级分辨率,数字孪生技术显著提升建模效率。数学建模领域,拓扑网络理论与机器学习的结合优化了渗流预测精度。当前研究呈现多学科交叉趋势,但区域标准不统一、超低渗储层原位监测技术不足仍是主要瓶颈。未来需融合量子传感与多物理场模拟,构建标准化孔隙数据库以推动技术革新。

关键词： 海陆过渡相   山西组   页岩储层   煤岩储层   全尺度孔隙结构   鄂尔多斯盆地  

摘要： 海陆过渡相页岩与煤岩的储层孔隙结构差异性对非常规油气勘探开发具有重要意义。以鄂尔多斯盆地大宁—吉县地区山西组山2~3亚段为例,系统开展了页岩与煤岩储层全尺度孔隙结构的表征与对比分析。利用FE-SEM、高压压汞、N_(2)及CO_(2)吸附实验,结合TOC与XRD分析,探讨了有机质与无机矿物对不同尺度孔隙结构的控制作用。研究结果表明:页岩TOC平均值为4.69%,有机孔、无机孔及微裂缝均发育,其中,有机孔最常见,多以密集、成群发育;煤岩TOC平均值为74.22%,有机孔是最主要的孔隙类型,直径显著大于海陆过渡相页岩和海相页岩。页岩的微孔、介孔和宏孔对总孔体积均有贡献,有机质是微孔发育的物质基础,黏土矿物的相互转化对介孔和宏孔发育具有重要促进作用;煤岩中以微孔和宏孔为主,有机质是影响孔隙发育的最主要因素,且较高的TOC承载了直径更大有机孔。研究从微观尺度全面揭示了海陆过渡相页岩与煤岩储层孔隙结构的异同,为非常规油气资源的精准评价与开发提供了科学依据。

关键词： liquid nitrogen immersion(LNI)   coal seam pore structure   permeability   nuclear magnetic resonance(NMR)   fractal dimension  

摘要： The geological structure of coal seams in China is remarkably varied and complex,with coalbed methane reservoirs marked by significant heterogeneity and low permeability,creating substantial technical challenges for efficient *** study systematically investigates the impact of liquid nitrogen immersion(LNI)on the coal’s pore structure and its mechanism of enhancing permeability with a combination of quantitative nuclear magnetic resonance(NMR)analysis,nitrogen adsorption experiments,and fractal dimension *** results demonstrate that LNI can damage the coal’s pore structure and promote fracture expansion through thermal stress induction and moisture phase transformation,thereby enhancing the permeability of coal *** T_(2)peak area in the NMR experiments on coal samples subjected to LNI treatment shows a significant increase,the Brunauer-Emmett-Teller(BET)specific surface area decreases to 6.02 m^(2)/g,and the Barrett-Joyner-Halenda(BJH)total pore volume increases to 14.99 mm^(3)/***,changes in fractal dimensions(D_(1)rising from 2.804 to 2.837,and D_(2)falling from 2.757 to 2.594)indicate a notable enhancement in the complexity of the pore *** increasing LNI cycles,the adsorption capacity of the coal samples diminishes,suggesting a significant optimization of the pore *** optimization is particularly evident in the reconstruction of the micropore structure,which in turn greatly enhances the complexity and connectivity of the sample’s pore *** summary,the study concludes that LNI technology can effectively improve the permeability of coal seams and the extraction efficiency of coalbed methane by optimizing the micropore structure and enhancing pore connectivity,which offers a potential method for enhancing the permeability of gas-bearing coal seams and facilitating the development and utilization of coalbed methane.

关键词： 多孔介质   孔隙尺度模拟   性能优化   流动   传热  

摘要： 为提高泡沫多孔介质的流动-传热综合性能,基于Laguerre-Voronoi镶嵌(LVT)算法,建立了具有人工可控孔隙结构的LV开孔泡沫模型。采用经实验验证的孔隙尺度方法,对比分析了边界无封闭骨架(O-LV)和边界有封闭骨架(E-LV)两类LV泡沫的流动、传热及综合性能,并提炼了压降和传热的关联式。结果表明,当径、轴向元胞数大于等于5层时,数值结果满足元胞独立性要求;相比传统陶瓷及L-K泡沫,LV泡沫具有更好的综合性能;在表观流速为0.1~5.0 m/s时,增设封闭骨架能够有效改善壁面效应,且综合性能最大可提升6.0%~9.3%;两类LV泡沫关联式均具有良好的预测精度(R^(2)≥0.98,MAPE≤27%),其孔隙率和Reynolds数的适用范围分别为0.529<φ<0.967,14

关键词： 辐射制冷   孔隙率   多孔结构   太阳反射率   红外发射率  

摘要： 随着可再生能源技术的迅猛发展，辐射制冷技术凭借其低能耗优势，在工业冷却与建筑节能领域备受瞩目。在辐射制冷材料的制备中，特定处理方式不仅可提升材料的物理化学性质，也能引入多孔结构，从而增强其光学特性，如反射率与发射率，这对辐射冷却效果意义重大。本文将深入探讨材料选择与设计、制备工艺、后处理手段以及添加填料等多种途径对辐射制冷材料孔隙结构的精准调控及其对辐射冷却性能的影响。通过分析不同方法对孔结构的针对性调控，总结各方法的优劣之处及未来发展趋向，并对多尺度孔隙结构在辐射制冷领域的未来研究方向予以展望，以推动辐射制冷材料的广泛应用和技术提升。

关键词： 回路热管   蒸发器   蒸发相变   液膜蒸发   毛细芯  

摘要： 毛细芯是回路热管的动力部件,而毛细芯的孔隙尺度又决定了毛细芯可提供的蒸发传热量以及毛细力等,因此为了分析毛细芯孔隙尺度对空间用回路热管的影响,利用广义Young-Laplace公式和能量守恒等理论建立了圆柱形微通道薄膜蒸发模型,并将该理论应用于回路热管蒸发器的性能分析。同时为了得到毛细芯孔隙尺度对回路热管性能影响的实验数据,制备了两个仅毛细芯孔隙尺度不同的铜-丙烯回路热管,并在真空环境下测试了其在热负荷10～30W之间的传热性能。结合实验数据并利用上述模型对回路热管进行了分析。结果表明蒸发器传热性能受到毛细芯蒸发传热量以及传热系数的影响,随着热负荷的增加,蒸发传热系数增速放缓,热负荷超过临界热流密度后蒸发器传热性能恶化。

关键词： 毛细压力   相平衡模型   传质限制   孔隙尺度   甲烷水合物分解  

摘要： 甲烷水合物是由甲烷分子和水分子组成的清洁能源,维持水合物稳定存在的温度、压力条件称为水合物的相平衡。毛细压力影响着水合物的相平衡条件,尤其是相平衡压力。本文对已有的相平衡压力模型进行改进,并结合已有的水合物分解模型,提出了新的水合物分解模型。应用提出的模型对实验研究进行了数值模拟,数值模拟和实验研究结果的一致性较好,证明了所提模型的可靠性。明确了探究微孔隙内甲烷水合物分解时考虑水合物和水之间毛细压力的必要性。利用提出的模型进一步明确了甲烷生成速率、各相分布、温度分布、相平衡压力分布等的演变。研究结果表明,水合物的分解模型中应该考虑水合物和水之间的毛细压力,因为它严重影响着水合物分解模型的准确性。特别地,当忽略水合物和水之间的毛细压力时得到的累计产气量、甲烷生成速率值偏小。毛细压力、水合物的分解吸热和相间传热的耦合作用影响着相平衡压力的分布、甲烷生成速率的大小、各相的分布、温度的分布乃至相平衡压力的分布。毛细压力促使水合物的相平衡压力升高、水合物分解驱动力增大、促进了水合物的分解。所提出模型可为完善水合物分解模型提供理论基础。