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Anisotropy of fracture and permeability in high-rank coal analyzed using digital rock physics

曲折 各向异性 格子Boltzmann方法 岩石物理学 分形维数 分形 断裂(地质) 多孔性 磁导率 物理 几何学 复合材料 矿物学 机械 材料科学 地质学 光学 数学 数学分析 遗传学 生物
作者
Xianglong Wang,Jienan Pan,Quanlin Hou,Guofu Li,Liangliang Liu,Zhenzhi Wang,Lei Zhang
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:35 (9) 被引量:7
标识
DOI:10.1063/5.0166066
摘要

Rock microstructure analysis and physical property simulation by means of digital rock physics (DRP) can overcome the deficiencies such as poor quantification and visibility in traditional petrophysical experiments. The establishment of a complete set of DRP is the basis of analyzing the microstructure of unconventional oil and gas reservoirs. In this study, high-rank coal, a material with anisotropic fracture and permeability properties, was tested using x-ray computer tomography scanning to reconstruct the digital core, and the fracture direction and structural characteristics were quantified with respect to the main inertia axis and the Feret diameter, respectively. A method for calculating the fractal dimension and tortuosity based on DRP is presented, and the optimal interaction between the lattice Boltzmann method seepage simulation and DRP is identified. The results show that the average length, width, aperture, and volume of fractures in the direction of face cleat (DFC) are 1.13, 1.10, 1.11, and 1.09 times that in the direction of butt cleat (DBC), respectively, and their surface area, count, fracture porosity, fractal dimension, and tortuosity are 1.17, 1.16, 1.26, 1.04, and 1.10 times that of DBC, respectively. The permeability of DFC was found to be 3.46 times that of DBC. This study presents an effective method for determining the dominant direction of fracture structure and fluid migration that is not limited to pores and fractures in rock but can also be used to characterize the physical properties of skeletons or solid particles in other materials.

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