Comparação dos modelos fractais simples e multifractais baseados na adsorção de N₂ — Estudo de caso do xisto do grupo Longmaxi na bacia de Sichuan

CUI CHUANZHI ,  

ZHANG ZIYUN ,  

WU ZHONGWEI ,  

摘要

A teoria dos fractais é um método importante para descrever quantitativamente a heterogeneidade da estrutura de poros em reservatórios de xisto. Tomando como exemplo o reservatório de xisto do grupo Longmaxi na bacia de Sichuan, este estudo compara sistematicamente as características fractais simples e multifractais de sete amostras de xisto dessa formação, baseando-se em experimentos de adsorção de N₂, com foco nas vantagens dos multifractais para caracterizar estruturas porosas complexas. Os resultados mostram: ① A estrutura dos poros do grupo Longmaxi é complexa, com predominância de fendas estreitas, incluindo também características compostas como poros cônicos, poros em placas paralelas cônicas e poros em formato de frasco. O volume de poros provém principalmente dos poros com diâmetro em torno de 35 nm, enquanto a área superficial específica é fornecida principalmente por poros com diâmetro em torno de 3 nm; ② Usando três modelos fractais simples — Frenkel-Halsey-Hill (FHH), Neimark e Wang-Li — foram encontradas diferenças nas dimensões fractais (D_FHH: 2,6100~2,8149, D_Neimark: 2,8751~2,9846, D_Wang-Li: 2,6061~2,7787), sendo que o modelo Wang-Li apresentou o melhor ajuste (R²>0,999), mas todos os modelos são limitados por suposições teóricas e faixas de escala, dificultando a representação completa da estrutura complexa dos poros do xisto em diferentes escalas; ③ Todas as amostras apresentaram características multifractais evidentes, com maior heterogeneidade da estrutura dos poros em regiões de baixa probabilidade (ordem do momento q ≤ -1) e relativa uniformidade em regiões de alta probabilidade (q ≥ 1). Os parâmetros multifractais (D_-q / D_q, D_-q - D_q, α_min - α_max, α_min / α_max) apresentam correlação negativa com a área superficial específica e positiva com o diâmetro médio dos poros, indicando que este método é eficaz para caracterizar a heterogeneidade da estrutura dos poros em diferentes escalas. Este estudo, tomando como exemplo o grupo Longmaxi, revela por meio de uma comparação sistemática dos métodos fractais simples e multifractais as vantagens dos multifractais na quantificação da rede complexa de poros do xisto, oferecendo uma nova perspectiva analítica e referência teórica para a caracterização fractal baseada em adsorção de N₂.

关键词

fractal;adsorção de N₂;estrutura de poros;grupo Longmaxi;xisto

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