基于三维点云计算的CO-水-岩反应程度量化表征方法

作     者：蒋长宝 程岳 李春梅 侯典东 杨毅毫 焦冰洋 赵冬 邓博知 

作者机构：重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室 重庆大学材料科学与工程学院 兖矿能源集团股份有限公司济宁三号煤矿 

出 版 物：《实验技术与管理》 (Experimental Technology and Management)

年 卷 期：2024年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金(52274111,52074044,52204207) 重庆大学研究生教改项目(重点)(cqu230202) 重庆市自然科学基金(CSTB2022NSCQ-MSX1593) 

主　　题：三维点云 CO -水-岩 基准面 均方根粗糙度 反应程度 

摘      要：CO2地质封存是减少大气中CO2排放，降低温室效应的重要途径，CO2注入含水地层中时，CO2-水-岩反应可能引起岩石矿物的侵蚀，对CO2地质封存安全性产生显著影响。在室内实验中，通过表征岩石表面的形貌特征可以有效地评估CO2-水-岩反应程度，为CO2地质封存的安全性评估提供科学依据。通过三维点云计算可以精确量化地表征CO2-水-岩反应程度，这种方法首先运用三维激光扫描技术，构建岩石表面的三维模型，确定CO2-水处理前岩石表面三维模型的基准面，并基于处理前的均方根粗糙度确定处理后岩石表面三维模型的基准面。基于三维模型点云信息，提出了两种不同的体积计算新方法，并通过对规则模型体积的计算比较了两种计算方法的准确性与适用性，可根据实际情况选择两种计算方法量化表征CO2-水处理前后岩石表面的侵蚀体积。最后，以陕西省咸阳市某煤矿煤样为例，开展了CO2-水-岩反应模拟试验，验证了计算的可行性。试验结果表明：该文提出的侵蚀体积计算方法可有效地量化表征CO2-水-岩反应程度，CO2-水处理后岩石表面不同区域的侵蚀差异性明显，岩石表面的侵蚀体积与均方根粗糙度之间存在显著的正比关系，随着均方根粗糙度的增大，侵蚀体积也相应上升。