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[发明专利]一种多元气体扩散的渗吸敏感性模拟方法及定量分析方法-CN202310303451.1在审
发明人：孙逢瑞;刘大锰;蔡益栋;邱勇凯 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2023-03-27 - 公布日： 2023-07-11 - 主分类号： G01N13/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种多元气体扩散的渗吸敏感性模拟方法及定量分析方法，模拟方法包括：考虑含水煤系储层内高压条件下的实际气体效应和多元气体效应，得到多元气体扩散模拟的基础参数；结合渗吸效应修正多元气体的克努森数；考虑渗吸效应和多元气体在吸附水膜表面的滑脱效应建立滑脱模型，基于滑脱模型得到体相气体传输模型；建立克努森扩散模型；对体相气体传输模型和克努森扩散模型耦合，建立基于渗吸效应的煤系储层微裂缝中多元气体传输模型的综合模型。基于上述模拟方法还提供了一种定量分析方法，解决了现有技术有关含水煤系储层内多元气体的渗吸模拟中，未综合考虑微裂缝表征、多元气体扩散模拟和渗吸敏感性表征的问题。
一种多元气体扩散敏感性模拟方法定量分析

[发明专利]一种气体竞争吸附和表面扩散的耦合计算模型构建方法-CN202310186463.0有效
发明人：孙逢瑞;刘大锰;蔡益栋;邱勇凯 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2023-03-02 - 公布日： 2023-05-02 - 主分类号： G06F30/28 文献下载
摘要：本发明公开了一种气体竞争吸附和表面扩散的耦合计算模型构建方法，包括引入压缩因子参数对实际气体效应进行刻画表征，然后在考虑气体分子不能视作质点的条件下构建煤系储层微裂缝表面的实际气体效应的表面吸附气化学势能解析式；利用所述解析式对现有的煤系储层微裂缝吸附层的吸附气流速方程进行变形，并构建在定义吸附气体表面覆盖度趋于零时的气体表面跳跃系数与微裂缝吸附层中吸附气的流速的关系式；然后计算煤系微裂缝内多元气体的等效平均分子自由程；再构建吸附气体表面覆盖度趋于零时的气体表面跳跃系数，基于气体表面跳跃系数计算获得煤系储层微裂缝表面某一气体组分表面扩散速率；获得煤系储层气体竞争吸附及表面扩散的耦合计算模型。
一种气体竞争吸附表面扩散耦合计算模型构建方法

[发明专利]一种基于灰色关联和K近邻的煤层含气量定性评价的方法-CN202211174325.2在审
发明人： 蔡益栋;杨超;刘大锰 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2022-09-26 - 公布日： 2022-12-16 - 主分类号： G06F30/27 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于灰色关联和K近邻的煤层含气量定性评价的方法，首先获取测井数据：获取研究区内各种测井曲线的纯煤层段数据以及对应的深度数据，并进行无量纲化处理；然后灰色关联分析：选择参照井，利用灰色关联方法计算各指标与含气量的关联度，并作关联度排序；建立K近邻含气性评价模型：划分含气量等级，并提取纯煤层段数据制作训练数据集。通过训练数据集代入K近邻模型得到训练模型；利用训练好的含气性评价模型代入预测数据集，评价预测井的含气量特征。本发明可以有效的分析评价含气性特征，操作简单，效率高。
一种基于灰色关联近邻煤层气量定性评价方法

[发明专利]一种处理页岩XRD数据的优化方法-CN202211132042.1在审
发明人： 蔡益栋;钱瑜菁;刘大锰;闫霞 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2022-09-16 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G01N23/207 文献下载
摘要：本发明公开了一种处理页岩XRD数据的优化方法，在SEM观察和能谱分析的辅助下，直接定性识别出页岩样品中的目标矿物和次要矿物；将页岩样品粉碎，对页岩粉末样品进行测试以获得页岩样品的XRD图谱；根据峰强度挑选出XRD谱图中的衍射峰，且将挑选出的衍射峰对应的矿物作为间接识别的目标矿物；定性分析特征峰谱图：通过对特征峰谱图进行寻峰以获取检索矿物，将检索矿物与间接识别的目标矿物的XRD图谱拟合程度好的矿物，并生成目标矿物卡片；将目标矿物卡片生成cif格式文件；将XRD图谱得到的二次检索矿物与直接定性识别的目标矿物进行比对，导入缺失矿物的cif格式文件；本发明解决了因页岩矿物组分复杂、矿物种类繁多而检索不准的问题。
一种处理页岩 xrd 数据优化方法

[发明专利]一种利用测井数据构建评价页岩裂缝渗透率模型的方法-CN202210231880.8在审
发明人： 蔡益栋;钱瑜菁;刘大锰;闫霞 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2022-03-09 - 公布日： 2022-07-22 - 主分类号： E21B47/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用测井数据构建评价页岩裂缝渗透率模型的方法，包括根据页岩岩心样品实验测量数据，获得每个页岩岩心样品的孔隙体积和孔隙度关系，再利用回归分析方法确定页岩的孔隙度指数，以及基于伯努利公式的页岩基质胶结指数；构建页岩裂缝的理想流量计算模型，并基于所述的页岩裂缝的理想流量计算模型获得页岩裂缝孔隙度，联立基于达西定律的页岩流量的计算模型，获得页岩裂缝的渗透率计算公式；构建包括页岩孔隙度指数、页岩基质胶结指数、页岩裂缝孔隙度以及页岩裂缝渗透率计算公式的定量评价页岩裂缝渗透率的模型。本发明提供的方法构建的评价页岩渗透率模型在测井裂缝孔隙度、裂缝渗透率与试井渗透率相关性强，与试井结果吻合较好。
一种利用测井数据构建评价页岩裂缝渗透模型方法

[发明专利]一种高压环境中煤/页岩润湿性的计算方法-CN202210329151.6在审
发明人：刘大锰;孙晓晓;姚艳斌;蔡益栋 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2022-03-30 - 公布日： 2022-07-05 - 主分类号： G01N13/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种高压环境中煤/页岩润湿性的计算方法，包括：步骤1、高压CO2环境中，煤/页岩表面吸附有吸附水和CO2吸附气体，煤/页岩表面具有混合表面的润湿性特性；步骤2、由液体在混合表面的润湿性的关系式，结合步骤1的条件，得到吸附有气体的煤/页岩表面的润湿性表达式；步骤3、由润湿角杨氏方程结合“sharp‑kink”近似定理，得到未被气体吸附的煤/页岩表面润湿角的表达式；步骤4、结合前述更新得到高压CO2环境中吸附有气体的煤/页岩表面润湿角的表达式。本发明解决了现有技术煤/页岩润湿性测量过程中，缺少考虑气体吸附与水‑气‑煤/页岩之间相互作用对润湿性改变因素的问题。
一种高压环境页岩润湿计算方法

[发明专利]动态测定多孔介质中气体水合物饱和度和渗透率的方法-CN202011117140.9有效
发明人：雷欣;姚艳斌;刘大锰;罗万静;闻志昂;蔡益栋 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2020-10-19 - 公布日： 2022-04-01 - 主分类号： G01N24/08 文献下载
摘要：本发明涉及天然气水合物储层开发技术领域，公开一种动态测定多孔介质中气体水合物饱和度和渗透率的方法，选取岩心，设计并搭建水合物生成系统，包括低场核磁谱仪中的岩心夹持器，岩心夹持器内形成有围压腔；在所述围压腔内加入无磁围压液；设定围压腔内的围压和气路气压并调节温度生成气体水合物，实时采集核磁谱图，确定气体水合物的生成阶段；采集水合物饱和度稳定时对应核磁谱图的核磁信号，对比无水合物时核磁信号总量，将两者的差值转化成水合物生成消耗水的质量；用物质平衡方法进行气体水合物饱和度的计算，测量得到所述饱和度对应的含水合物岩心的渗透率。本发明能够在提高测量水合物饱和度精确度的同时，极大缩减实验步骤和耗时。
动态测定多孔介质气体水合物饱和度渗透方法

[发明专利]一种利用CT图像精确计算煤岩密度的方法-CN201810376917.X有效
发明人： 蔡益栋;李夏伟;刘大锰 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2018-04-25 - 公布日： 2021-02-26 - 主分类号： G01N9/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用CT图像精确计算煤岩密度的方法，包括如下步骤：通过CT扫描获取煤岩的整体密度，并通过校准，获取整体煤岩的密度，并通过测量获得整块煤岩的准确质量，计算获得煤岩样品的整体体积；通过CT扫描获取的图像特征得到煤岩样品的孔隙结构特征，并根据CT图像提取孔隙结构的体积，计算获得煤岩的真实体积V0；通过密度计算公式根据体积和质量计算实际的准确密度；解决了如何通过CT扫描的数据和图像准确获取煤岩密度的精度问题，而且还能够根据需求对获得的结果进行精度控制，满足多种精度以及多种组分密度精度的需求。
一种利用 ct 图像精确计算密度方法

[发明专利]一种煤页岩中气体扩散系数测定装置-CN201810373279.6有效
发明人： 蔡益栋;刘大锰;李夏伟 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2018-04-24 - 公布日： 2020-12-04 - 主分类号： G01N13/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种煤页岩中气体扩散系数测定装置，包括实验舱，实验舱的内部通过双层密封隔板分为左实验腔室和右实验腔室，双层密封隔板之间集成安装有用于存储气体的存储泵、用于测定左实验腔室和右实验腔室内气体浓度的气相色谱仪气路系统、用于测定左实验腔室和右实验腔室内压力值的气体压力变化检测装置，左实验腔室和右实验腔室的壁面上内壁上设有样品夹持密封安装孔，本发明通过将各个检测设备集成到同一个实验舱上，简化了实验操作步骤，减小了实验外在影响因素；通过将气体扩散系数的两种方式结合在一起，同时进行测定，并且不影响操作，不仅能减少繁琐的数据计算，而且减小了外在客观因素的影响。
一种页岩气体扩散系数测定装置

[发明专利]一种对核磁共振实验中煤样离心过程信号损失补偿方法-CN201910333621.4有效
发明人：刘大锰;李夏伟;蔡益栋;王颖晋 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2019-04-24 - 公布日： 2020-09-25 - 主分类号： G01N15/08 文献下载
摘要：本发明实施例公开了一种对核磁共振实验中煤样离心过程信号损失补偿方法，包括如下步骤：步骤100、选取不同变质程度的煤样，对饱和水煤样进行核磁共振实验测试，对所述饱和水煤样进行离心实验后获得离心煤样，对离心煤样再次进行核磁共振实验测试，计算弛豫时间截止值并作出前后两次核磁共振的孔径分布曲线；步骤200、对原始的煤样进行低温氮吸附实验测试，计算得到比表面积S和孔体积V；步骤300、基于表面弛豫率的计算，对离心实验后的煤样在核磁共振实验中的信号损失量进行补偿；本发明对离心过程产生的核磁信号量损失进行补偿，提高了分析结果的精度。
一种核磁共振实验中煤样离心过程信号损失补偿方法

[发明专利]一种利用测井数据定量评价煤体结构类型的方法-CN201710610611.1有效
发明人： 蔡益栋;王颖晋;刘大锰;李夏伟 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2017-07-25 - 公布日： 2020-08-11 - 主分类号： G01N33/22 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用测井数据定量评价煤体结构类型的方法，其步骤为：首先获取测井数据：选定评价煤体结构的测井曲线，并对所有测井数据进行数值标准化，然后再提取纯煤段测井数据；然后进行主成分分析：进行主成分分析并提取主成分，建立综合得分系数公式；再确定煤体结构的评价模型：选取参照井，划分煤层的煤体结构，并提取测井数据，通过综合得分系数公式，得出各种煤体结构的得分区间，即评价模型；最后利用上述步骤的评价模型反推出其他各井的煤体结构，可以克服单一的测井指标不能真实反映煤体结构的缺点，同时又可以筛选出几条主要的评价指标，之后进行曲线标准化、赋值叠加进行线性组合，使煤体结构的测井反应可以简化并定量划分。
一种利用测井数据定量评价结构类型方法

[发明专利]一种采用低场核磁共振评价煤的动态水锁效应的方法与装置-CN201811000673.1有效
发明人：姚艳斌;袁学浩;刘大锰;蔡益栋;罗万静 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2018-08-30 - 公布日： 2020-06-30 - 主分类号： G01N24/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种采用低场核磁共振评价煤的动态水锁效应的方法与装置，该方法通过联立JBN方程，启动压力梯度公式与达西定律建立了动态水锁评价模型，通过实验和计算最终得到对应不同含水饱和度的一系列水锁启动压力梯度数值。并针对该方法专门设计了一种采用低场核磁共振评价煤的动态水锁效应的装置，该装置包括气体供应系统、气水驱替系统、核磁测量系统和数据采集系统，通过该装置在室温和加围压状态下对饱和水的柱状煤样进行核磁驱替实验，利用核磁共振T2谱对出水量进行实时监测，进而获得准确的气水相对渗透率曲线，建立动态水锁评价模型。本发明融合了低场核磁技术的直观性与灵敏性，其操作简单、结果准确，是一种动态、实时的测试新方法。
一种采用核磁共振评价动态效应方法装置

[发明专利]一种采用低场核磁共振测量高压下煤润湿性的方法与装置-CN201810436597.2在审
发明人：姚艳斌;孙晓晓;文星;刘大锰;蔡益栋 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2018-05-09 - 公布日： 2018-09-28 - 主分类号： G01N24/08 文献下载
摘要：本发明公开一种采用低场核磁共振测量高压下煤润湿性的方法与装置。所述方法在标准状况下对煤粉中的水进行低场核磁共振测量，获得煤中水的T2谱图，根据T2谱图右边第一个峰的位置及幅度得到该谱峰的弛豫时间T2的几何平均值T2g。结合平行实验常规的型煤表面水接触润湿角的测量结果θ，建立利用归一化T2g，NT2g，获取水润湿角的关系式：θ＝84.376×NT2g+52.612。利用此关系式，结合高压条件下煤中水的T2g值，求得设定气体压力下煤的水润湿角。所述装置包括气源、密封恒压系统和核磁磁体，所述核磁磁体连接低场核磁共振仪器。所述方法通过建立煤的润湿性与核磁共振T2谱信号的标度关系，实现对不同气体压力下煤润湿性的定量测定，是一种可即时的、原位的、动态的测量煤润湿性的新方法。
润湿性低场核磁共振测量高压气体压力水润湿核磁测量低场核磁共振仪器核磁共振T2谱标准状况定量测定高压条件恒压系统表面水常规的动态的归一化润湿角标度弛豫煤粉谱峰气源密封平行

[发明专利]煤页岩中封闭孔隙度的测量方法-CN201310394423.1有效
发明人： 蔡益栋;刘大锰;姚艳斌 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2013-09-03 - 公布日： 2013-12-11 - 主分类号： G01N15/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种煤页岩中封闭孔隙度的测量方法，即通过真密度和视密度的测试获得开放孔隙体积，再通过甲烷实验来获得封闭孔隙体积，从而能较准确地测算封闭孔隙度，使得总孔隙度测试结果更接近于煤页岩地下真实值，对于合理评价煤层气/页岩气资源量，制定勘探开发决策以及矿井瓦斯灾害防治具有重要意义。
页岩封闭孔隙测量方法

[发明专利]磁悬浮测定煤页岩中吸附性气体扩散系数的装置及方法-CN201310394167.6无效
发明人： 蔡益栋;刘大锰;姚艳斌;陈杨 -专利权人：中国地质大学（北京）
申请日： 2013-09-03 - 公布日： 2013-12-11 - 主分类号： G01N13/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种磁悬浮测定煤页岩中吸附性气体扩散系数的装置及方法，包括一个舱体，和安装于舱体外的计算机控制系统，所述舱体由一个隔板分隔为相互独立的微天平测量系统和实验舱，微天平测量系统设置于实验舱上方；由于将实验舱与微天平测量系统相互独立，且样品可以悬于实验舱内部，使得实验舱内的气体与煤页岩基质能够进行充分接触，进而进行有效的扩散，因此，本发明提供的技术方案能够利用与地下岩层完全相同的煤页岩块作为检测用样品，保持样品原有特性并且可以避免实验仪器引起的实验结果不准确，本发明中扩散系数检测结果与气体在地下岩层状态下的扩散系数更加接近。利用本发明的装置可以精确获得气体在煤页岩基质中的扩散系数。
磁悬浮测定页岩吸附性气体扩散系数装置方法

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