[发明专利]一种构造煤多尺度孔隙结构表征及分形维数计算方法

权利要求书

1.一种构造煤多尺度孔隙结构表征及分形维数计算方法，其特征在于：采用压汞—吸附联合法对构造煤的孔隙结构特征进行多尺度综合分析，实现了不同测试方法结果的归一化；从分形理论的基本原理出发，提出了能够表征构造煤全孔径段孔隙结构分形特征的多尺度综合分形维数及其计算方法，使基于不同测试方法的不同尺度孔隙分形维数按照一定的规律统一起来。

2.按照权利要求1所述的压汞—吸附联合法，其特征在于：根据低温CO₂吸附法、低温N₂吸附法、压汞法对不同尺度孔隙的测量精度，采用三种方法联合测量的方式，从不同测试方法的优势孔径段出发，将上述测试方法的数据分别在2nm、50nm处进行衔接，利用低温CO₂吸附法表征2nm以下微孔，用低温N₂吸附法表征2～50nm的介孔，用经过压缩性修正的压汞法数据表征50nm以上的大孔。

3.按照权利要求1所述的多尺度综合分形维数，其特征在于：基于低温CO₂吸附法测试数据的微孔分形维数计算方法、基于低温N₂吸附法测试数据的介孔分形维数计算方法和基于压汞法测试数据的大孔分形维数计算方法，对构造煤不同尺度孔隙的分形维数分别进行计算。

4.按照权利要求1所述的分形维数计算方法，其特征在于：从分形结构的特征与分形维数计算模型出发，提出了相应的分形维数计算方法，即以各孔径段孔隙的孔容比例为权重对各阶段孔隙的分形维数进行加权平均计算，所得的分形维数即为多尺度综合分形维数。

5.按照权利要求1所述的一种构造煤多尺度孔隙结构表征及分形维数计算方法，其具体步骤为：

Ⅰ、煤样采集与制备；

Ⅱ、采用低温CO₂吸附法对煤样2nm以下微孔进行测试；

Ⅲ、采用低温N₂吸附法对煤样2～50nm介孔进行测试；

Ⅵ、采用压汞实验法对煤样50nm以上大孔进行测试；

Ⅴ、通过基于压汞—吸附联合测试的构造煤孔隙结构多尺度综合表征方法，形成了基于低温CO₂吸附法测试数据的微孔分形维数计算方法、基于低温N₂吸附法测试数据的介孔分形维数计算方法和基于压汞法测试数据的大孔分形维数计算方法，对构造煤不同尺度孔隙的分形维数进行了计算。

Ⅵ、以各孔径段孔隙的孔容比例为权重对各阶段孔隙的分形维数进行加权平均计算，提出的多尺度综合分形维数计算方法如式(1)：

式中：d_fz为构造煤多尺度综合分形维数；

B_u为微孔孔容占总孔容的比例；

d_ui为微孔阶段中第i个孔径段的分形维数；

b_ui为微孔阶段中第i个孔径段孔容占微孔总孔容的比例；

m为微孔阶段中不同孔径段的个数，为正整数；

B_v为介孔孔容占总孔容的比例；

d_vj为介孔阶段中第j个孔径段的分形维数；

b_vj为介孔阶段中第j个孔径段孔容占微孔总孔容的比例；

n为介孔阶段中不同孔径段的个数，为正整数；

B_w为大孔孔容占总孔容的比例；

d_wk为大孔阶段中第k个孔径段的分形维数；

b_wk为大孔阶段中第k个孔径段孔容占总孔容的比例；

o为大孔阶段中不同孔径段的个数，为正整数。