考虑微观孔隙几何的砂岩自发渗吸理论模型

为研究砂岩微观孔隙结构几何对其吸水特性的影响机理,应用Hagen-Poiseuille方程、La-place-Young方程、分形几何理论,考虑孔隙的截面形态、大小分布和通道迂曲3种几何特性,建立了平均几何与分形几何表征的毛细管吸水模型,并对模型的适用性、有效性进行了验证.对比已有模型,分析了各几何参数影响孔隙结构吸水特征的敏感性.研究结果表明:①吸水性特征参量与孔隙几何、迂曲度、孔隙率、最大孔隙尺寸有关,孔隙几何形状越不规整、连通孔隙通道越迂曲、孔隙结构非均质性与各向异性越强,孔隙结构吸水性相对较弱;②平均几何表征的模型中等效平均孔隙直径的物理意义不明确,代入空间平均孔隙尺寸的计算结果大于实测值,而分形几何表征的模型各参数物理意义明确,得到与实测值相近的结果;③对于三维孔隙连通性以及孔吼特征性较弱的孔隙结构,模型适用性较强,相比程序复杂的IFU(Pia)模型、BEA模型,能得到相近甚至更精确的理论预测结果.