基于多方法的分形特征分析，研究深部无烟煤的全尺度孔隙结构及其地质控制因素——以鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块为例

《Fractal and Fractional》：Calibrated Multi-Method Fractal Characterization of Full-Scale Pore Structure and Geological Controls in Deep Anthracite: Case Study from Daning–Jixian Block, Ordos Basin

　　

摘要

深部煤层通常具有强烈的多尺度异质性，这会直接影响煤层气（CBM）的储集、扩散和流动。本研究采用低压CO₂吸附、低温N₂吸附、汞压入法孔隙度测定以及核磁共振技术，对鄂尔多斯盆地大宁-鸡西区的深部8号煤样进行了全面且定量的分析。研究构建了一种基于方法的校准框架，用于为不同孔径区间确定可靠的分形维数，并计算出体积加权的综合分形指数。同时分析了与煤质、煤组分以及最大镜质体反射率（R_o,max）相关的尺度依赖型孔隙结构特征。研究结果表明，深部无烟煤的孔径分布呈三模态特征，微孔在比表面积和孔隙体积方面均占主导地位。分形行为具有明显的尺度依赖性，通过校准后的全孔径范围分形维数所获得的储层异质性参数，比单一方法得出的结果更为可靠。孔隙发育程度与异质性密切相关，它受煤化程度、煤质及煤组分的影响：灰分会抑制孔隙发育，而固定碳和镜质体则有助于微孔的形成；惰质体主要影响大孔隙和裂隙的发育。这些研究结果为评估孔隙结构异质性以及优化深部煤层气储层开发提供了定量依据。