[发明专利]一种基于砂岩微观特征的富水性评价方法

权利要求书

1.一种基于砂岩微观特征的富水性评价方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一，确定富水性评价的目标含水层：目标含水层的钻孔单位涌水量q是煤层上覆含水层中最大者，且煤层与目标含水层之间的距离与煤层开采后导水裂隙发育高度相差±80m；

步骤二，确定煤层顶板砂岩含水层富水性评价指标体系，包括5个评价指标，分别为岩性结构指数、冲洗液消耗量、孔隙度、渗透率和孔径分布；分别获取得到岩性结构指数、冲洗液消耗量、孔隙度、渗透率和孔径分布；

步骤三，借助GIS软件绘制步骤二中各评价指标专题图；

步骤四，根据专家经验，通过绘制专家打分表，计算步骤二中各评价指标对富水性的贡献程度，得到各评价指标的权重系数；

步骤五，将步骤三的各专题图按照步骤四得到的对应评价指标的权重系数进行叠加，利用GIS软件绘制砂岩富水性评价图，进行砂岩富水性评价；

步骤六：根据煤层开采区钻孔单位涌水量q校正步骤五中砂岩富水性评价图；

步骤二中，孔径分布通过压汞和核磁共振联合测试获得；岩性结构指数通过统计计算得到，计算方法为：将中砂岩、细砂岩、灰岩、断层破碎带的厚度分别乘以一个等效系数，然后再乘以结构系数；

其中，孔径分布具体通过如下方法得到：通过核磁共振测得核磁共振横向弛豫时间累积分布曲线，通过压汞测得压汞孔喉半径累积分布曲线，将两曲线进行对比，建立横向弛豫时间与喉道半径的关系；将核磁共振横向弛豫时间累积分布曲线转换为孔喉半径分布曲线；

所述基于砂岩微观特征的富水性评价方法，适用于含水层富水性不均一的煤矿区。

2.根据权利要求1所述的基于砂岩微观特征的富水性评价方法，其特征在于，建立横向弛豫时间与喉道半径的关系的具体方法为：横向弛豫时间与孔隙半径的关系为式(6)，

式中，T₂为横向弛豫时间，ms；ρ₂为横向表面弛豫强度，μm/ms；r_c为孔隙半径，μm；n为幂指数；F_s为孔隙形状因子；

将r_c＝c₁r_t代入式(6)，可得到横向弛豫时间与喉道半径的关系为式(7)，

式中，c₁为平均孔喉比；r_t为喉道半径，μm；

令则

r_t＝CT₂^1/n (8)

通过核磁共振横向弛豫时间累积分布曲线与压汞孔喉半径累积分布曲线对比，求得C和n的值。

3.根据权利要求2所述的基于砂岩微观特征的富水性评价方法，其特征在于，通过核磁共振横向弛豫时间累积分布曲线与压汞孔喉半径累积分布曲线对比，求得C和n的值，具体方法为：绘制核磁共振横向弛豫时间累积分布曲线与压汞孔喉半径累积分布曲线，在累积分布频率＜S_Hgmax的区域，任意喉道半径为r_t(i)时累积分布频率为S(i)，取S＝S(i)对核磁共振横向弛豫时间累积分布曲线进行插值，得到累积分布频率为S(i)时的横向弛豫时间T₂(i)；S_Hgmax为最大进汞饱和度对应的累积分布频率；

对式(8)两边同时取对数得

根据线性最小二乘原理，求解式(8)中拟合参数C和n的值，转化为求拟合参数C和n使方程达到最小值，得到喉道半径与横向弛豫时间T₂的拟合公式。

4.根据权利要求1所述的基于砂岩微观特征的富水性评价方法，其特征在于，将核磁共振横向弛豫时间累积分布曲线转换为孔喉半径分布曲线的方法具体为：孔径分布取值为公式(3)：

式中：A—孔径分布取值；B—分布频率；r_t—喉道半径；a—某取样岩心喉道半径分布曲线对应的测试点；b—某取样岩心喉道半径分布曲线测试点总数；

将喉道半径与核磁共振横向弛豫时间的拟合公式代入公式(3)，即得到孔喉半径分布曲线。