[发明专利]一种裂缝面粗糙度各向异性表征方法

摘要

本发明涉及石油地质以及岩土工程领域，尤其是一种裂缝面粗糙度各向异性表征方法。利用岩石表面形貌仪、接触打孔器、数字表面粗糙度仪、摄影测量法以及三维激光扫描仪等方法或装置，获取裂缝面的三维信息数据；通过构建不同方向裂缝面粗糙度评价单元以及标准节理轮廓线数据库，建立的裂缝面跨尺度评价模型，实现裂缝面粗糙度各向异性的表征。本发明专利通过建立相应的数学算法，实现裂缝面粗糙度各向异性的程序化表征，具有较高的实用价值，并且预测成本低廉、可操作性强，能大量减少人力、财力的支出，预测结果对评估裂缝面的力学性质在工程实践中的应用以及石油地质等多个方面具有重要的意义。

主权项

1.一种裂缝面粗糙度各向异性表征方法，实现的步骤如下：第一步 裂缝面形貌获取；利用岩石表面形貌仪、接触打孔器、数字表面粗糙度仪、摄影测量法以及三维激光扫描仪等方法或装置，获取裂缝面的三维信息数据；第二步 不同方向裂缝面粗糙度评价单元构建；利用获取的裂缝面三维数据信息，建立不同方向裂缝面粗糙度评价单元，定义θ为裂缝面粗糙度的评价方向，是裂缝面粗糙度的评价方向与正北方向的夹角；第三步 标准节理轮廓线数据库构建；利用标准粗糙度等级剖面曲线，将剖面曲线等间距数据化，得到数据点集R(p，w)，设每条标准粗糙度等级剖面曲线数据点的间距为d；采用二维分形插值法构建标准节理轮廓线数据库G(p，q)，其中1≤p≤10，w的数目为num1，q的数目num0表示为：公式(1)中，num0为q的数目；cs为分形插值迭代次数；p为第p标准粗糙度等级剖面曲线，1≤q≤w，w为每条标准粗糙度等级剖面曲线的点数；设每条标准粗糙度等级剖面曲线插值后数据库G(p，q)的相邻点的间距为b；第四步 裂缝面跨尺度评价模型；利用获取裂缝面的三维信息数据，等间距的选取表征裂缝面粗糙度的数据点集P(i，j，k)；对于第i条裂缝面的剖面曲线的粗糙度跨尺度评价；以间距为b选取反映裂缝面的剖面曲线特征的点集，对于单一曲线集Q(i，j，k)，其中，i为第i条裂缝面的剖面曲线，数目为num2；j为同一裂缝面的剖面曲线下，第j次取得点集；k为第j次取得点集的第k个点；第j+1次与取曲线集Q(i，j+1，k)为移动间距为b；利用标准节理轮廓线数据库G(p，q)，对点集Q(i，j，k)，进行跨尺度相似性三循环计算；所述的跨尺度相似性三循环计算包括A循环、B循环、C循环三个循环：所述的A循环具体步骤为：从点集Q(i，j，k)起始点开始循环构建数据库，新的数据库相邻数据的间距l＝d；从kp个起始点开始，在区间至区间[kp，kp+num1]内循环提取对应的数据集；num1为奇数时，取值为整数部分并加1，即为10.5时，取值为11；这样确定了起始点后，单次最大循环为次，确定了新的点集NE(v，u)；利用标准节理轮廓线数据库G(p，q)，对点集NE(v，u)进行相似性计算，确定粗糙度数值；所述的B循环具体步骤为：向右移动b步长，更换起始点，重复A循环；所述的C循环具体步骤为：从点集Q(i，j，k)起始点开始循环构建数据库，新的数据库相邻数据点的间距为l，其中，l＝d×f，l值是裂缝粗糙度评价中的尺度评价参数；其中f取值为2，3……fmax，fmax是实现单一尺度A循环的最大整数值，确定了l值后，然后进行A循环、B循环；第五步 裂缝面粗糙度各向异性表征；通过改变θ，重复第四步实现裂缝面粗糙度各向异性的表征。