[发明专利]一种煤岩裂隙特征表征与渗透性模拟方法

权利要求书

1.一种煤岩裂隙特征表征与渗透性模拟方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、将煤岩样品扫描图像离散为若干个网格节点；

步骤二、利用泰森多边形算法生成煤岩裂隙网络，并对网格节点进行赋值；

(1)定义三维立方体像素空间R³：n_x×n_y×n_z，n_x表示x方向的网格数，n_y表示y方向的网格数，n_z表示z方向的网格数；

(2)在三维空间R³内设置随机点，p＝{p₁,p₂,…,p_n}；

(3)遍历三维空间R³，计算所有像素点与随机点间的欧式距离；

(4)对三维空间R³内所有像素点与随机点间的欧式距离进行排序，并选出最小值L_min与次小值L_sec-min；

(5)遍历三维空间R³，对于某一像素点，若|L_sec-min-L_min|＜b+ΔH，将该像素点设为孔隙，像素点值设为0；其余像素点设为基质，像素点值设为1，如式(4)所示：

式中，b为裂隙系统开度，单位为m；ΔH为粗糙度修正值，单位为m；

步骤三、根据广义胡克定律的计算对各网格在应力条件下的尺寸进行修正；

修正公式为：

边界条件为：

式中，u、v、w为网格点在三个方向上的位移，单位为m；E为杨氏模量，单位为Pa；λ为拉梅常数，υ为泊松比，σ_x表示x方向的应力，σ_y表示y方向的应力，σ_z表示z方向的应力；

步骤四、基于高斯分布对煤岩裂隙网络的粗糙度进行修正，粗糙度修正表达式如下：

式中，ΔH为粗糙度修正值，单位为m；m为粗糙度均值，单位为m，在这取0；s为粗糙度标准差，单位为m；

步骤五、基于格子玻尔兹曼方法，对煤岩裂隙中的流动进行模拟；

微流动格子玻尔兹曼方程：其中，f为粒子速度分布函数；ξ为粒子速度；a为粒子加速度；J_ξ(f)为碰撞项；D为扩散系数。

2.根据权利要求1所述的煤岩裂隙特征表征与渗透性模拟方法，其特征在于：所述的步骤一的具体方法为：

首先对煤岩样品扫描图像的噪声进行过滤，滤波函数表达式如式(1)所示：

其中：

式中，C为参数统计区域；g_s(x,y)为过滤后图像的灰度值；g(x,y)为原始图像的灰度值；τ为图像的灰度值之间所允许的最大误差；g(x_i,y_i)表示在遍历过滤后图像的过程中，图像某一位置的灰度值；

对于二值图像，设定某一阈值将图像分为大于和小于阈值的两部分，其表达式如式(3)所示：

式中，f(x,y)为二值化图像的灰度值。