一种基于分形分维的煤岩超声波衰减系数评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分形分维的煤岩超声波衰减系数评价方法，其特征在于，包括以下步骤：钻取标准煤岩样品，根据割理数量、割理密度、割理发育角度对煤岩样品进行分组；构建各组煤岩样品的二维数值模型，计算每个二维数值模型的盒维数以及衰减系数；构建基于煤岩割理发育情况的盒维数计算模型；分析煤岩二维数值模型衰减系数与盒维数的相关关系，构建基于盒维数的衰减系数评价模型。其引入分形分维，将割理分布不均、割理发育密度不等、割理与声波传播方向不同的复杂情况统一起来建立了一种新的煤岩声波衰减的评价方法，本方法确定的衰减系数评价模型，其评价准确度高，速度快，需要的实验数据少，具有非常广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分形分维的煤岩超声波衰减系数评价方法
本专利技术涉及油气资源勘探开发
，具体涉及一种基于分形分维的煤岩超声波衰减系数评价方法。
技术介绍
声波衰减系数是煤层气资源勘探开发过程中的重要参数，室内超声波试验是评价煤岩声波衰减系数最为有效的方法。割理发育是煤岩最为显著的特征之一，割理作为弱结构面对煤岩声波传播过程中的衰减影响显著，不同地区煤岩的割理发育情况往往不同，其声波衰减系数亦不相同。采用室内实验的方法评价煤岩的超声波衰减系数的工作量巨大，且施工现场往往难以开展相关实验，因此，需要一种能够供现场工作快速评价煤岩声波衰减系数的方法。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述技术问题提供一种基于分形分维的煤岩超声波衰减系数评价方法。本专利技术通过下述技术方案实现：一种基于分形分维的煤岩超声波衰减系数评价方法，包括以下步骤：A、钻取标准煤岩样品，根据割理数量、割理密度、割理发育角度对煤岩样品进行分组；B、构建各组煤岩样品的二维数值模型，计算每个二维数值模型的盒维数D以及衰减系数；C、构建基于煤岩割理发育情况的盒维数计算模型；D、分析煤岩二维数值模型衰减系数与盒维数的相关关系，构建基于盒维数的衰减系数评价模型α，α＝f(D)。割理对煤岩声波衰减系数影响显著，大量学者开展了割理对于煤岩声波衰减系数的影响研究，但只是单独研究割理发育密度或者割理与声波激发方向的角度等对声波传播特性的影响，实际工程情况是声波的传播路径上存在割理分布不均、割理发育密度不等，割理与声波传播方向不同的复杂情况，现有的衰减系数间接评价方法在指导实际工程应用时的效果便难以达到预期，有必要将割理分布不均，割理发育密度不等，割理与声波传播方向不同的复杂情况对声波传播特性的影响统一起来。鉴于此，本专利引入分形分维，将割理分布不均、割理发育密度不等、割理与声波传播方向不同的复杂情况统一起来建立了一种新的煤岩声波衰减的评价方法。采用本方法确定的衰减系数评价模型，其评价准确度高，速度快，需要的实验数据少，具有非常广阔的应用前景。作为优选，步骤A具体为：A1、钻取标准煤岩样品，煤岩样品成圆柱形且两端面垂直于岩心轴线；A2、根据割理数量、割理密度、割理发育角度情况将标准岩样分成三组，其中第一组的煤岩岩样之间仅割理数量不同，第二组的煤岩岩样之间仅割理密度不同，第三组的煤岩岩样之间仅割理发育角度不同。作为优选，步骤B具体为：B1、根据分组情况分别构建不同割理数量、不同割理密度、不同割理发育角度的三组二维数值模型；B2、计算每个二维数值模型的盒维数；B3、基于波动理论、有限差分方法，进行超声波透射数值模拟实验，获取每块二维数值模型的衰减系数。作为优选，步骤C具体为：对盒维数和其对应煤岩模型的割理数量、割理密度或者割理发育角度进行相关性分析以构建基于煤样样品割理发育情况的计算模型：D＝f(N)，D＝f(ρ)，D＝f(β)，其中，D为盒维数，无量纲；N为割理数量，单位为条；ρ为割理密度，单位为条/5cm；β为割理角度，单位为°。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术引入分形分维，将割理分布不均、割理发育密度不等、割理与声波传播方向不同的复杂情况统一起来建立了一种新的煤岩声波衰减的评价方法，本方法确定的衰减系数评价模型，其评价准确度高，速度快，需要的实验数据少，具有非常广阔的应用前景。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。图1为煤岩岩样A1的岩样图。图2为煤岩岩样A2的岩样图。图3为煤岩岩样B1的岩样图。图4为煤岩岩样B2的岩样图。图5为煤岩岩样C1的岩样图。图6为煤岩岩样C2的岩样图。图7为A组煤岩样品割理数为3条的二维数值模型。图8为A组煤岩样品割理数为3.5条的二维数值模型。图9为A组煤岩样品割理数为4条的二维数值模型。图10为A组煤岩样品割理数为4.5条的二维数值模型。图11为A组煤岩样品割理数为5条的二维数值模型。图12为A组煤岩样品割理数为5.5条的二维数值模型。图13为A组煤岩样品割理数为6条的二维数值模型。图14为A组煤岩样品割理数为6.5条的二维数值模型。图15为A组煤岩样品割理数为7条的二维数值模型。图16为A组煤岩样品割理数为7.5条的二维数值模型。图17为A组煤岩样品割理数为8条的二维数值模型。图18为A组煤岩样品割理数为8.5条的二维数值模型。图19为A组煤岩样品割理数为9条的二维数值模型。图20为A组煤岩样品割理数为9.5条的二维数值模型。图21为A组煤岩样品割理数为10条的二维数值模型。图22为A组煤岩样品割理数为10.5条的二维数值模型。图23为A组煤岩样品割理数为11条的二维数值模型。图24为A组煤岩样品割理数为11.5条的二维数值模型。图25为A组煤岩样品割理数为12条的二维数值模型。图26为A组煤岩样品割理数为12.5条的二维数值模型。图27为A组煤岩样品割理数为13条的二维数值模型。图28为A组煤岩样品割理数为14条的二维数值模型。图29为A组煤岩样品割理数为14.5条的二维数值模型。图30为B组煤岩样品割理密度ρ＝6条/5cm的二维数值模型。图31为B组煤岩样品割理密度ρ＝7条/5cm的二维数值模型。图32为B组煤岩样品割理密度ρ＝8条/5cm的二维数值模型。图33为B组煤岩样品割理密度ρ＝9条/5cm的二维数值模型。图34为B组煤岩样品割理密度ρ＝10条/5cm的二维数值模型。图35为B组煤岩样品割理密度ρ＝11条/5cm的二维数值模型。图36为B组煤岩样品割理密度ρ＝12条/5cm的二维数值模型。图37为B组煤岩样品割理密度ρ＝13条/5cm的二维数值模型。图38为B组煤岩样品割理密度ρ＝14条/5cm的二维数值模型。图39为B组煤岩样品割理密度ρ＝15条/5cm的二维数值模型。图40为B组煤岩样品割理密度ρ＝16条/5cm的二维数值模型。图41为B组煤岩样品割理密度ρ＝17条/5cm的二维数值模型。图42为B组煤岩样品割理密度ρ＝18条/5cm的二维数值模型。图43为B组煤岩样品割理密度ρ＝19条/5cm的二维数值模型。图44为B组煤岩样品割理密度ρ＝20条/5cm的二维数值模型。图45为B组煤岩样品割理密度ρ＝21条/5cm的二维数值模型。图46为C组煤岩样品割理角度为0°的二维数值模型。图47为C组煤岩样品割理角度为10°的二维数值模型。图48为C组煤岩样品割理角度为20°的二维数值模型。图49为C组煤岩样品割理角度为30°的二维数值模型。图50为C组煤岩样品割理角度为40°的二维数值模型。图51为C组煤岩样品割理角度为50°的二维数值模型。图52为C组煤岩样品割理角度为60°的二维数值模型。图53为C组煤岩样品割理角度为70°的二维数值模型。图54为C组煤岩样品割理角度为80°的二维数值模型。图55为C组煤岩样品割理角度为90°的二维数值模型。图56为盒维数与割理数量的关系图。图57为盒维数与割理密度的关系图。图58为盒维数与割理角度的关系图。图59为声波衰减系数与盒维数的关系图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分形分维的煤岩超声波衰减系数评价方法，其特征在于，包括以下步骤：A、钻取标准煤岩样品，根据割理数量、割理密度、割理发育角度对煤岩样品进行分组；B、构建各组煤岩样品的二维数值模型，计算每个二维数值模型的盒维数以及衰减系数；C、构建基于煤岩割理发育情况的盒维数计算模型；D、分析煤岩二维数值模型衰减系数与盒维数的相关关系，构建基于盒维数的衰减系数评价模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于分形分维的煤岩超声波衰减系数评价方法，其特征在于，包括以下步骤：A、钻取标准煤岩样品，根据割理数量、割理密度、割理发育角度对煤岩样品进行分组；B、构建各组煤岩样品的二维数值模型，计算每个二维数值模型的盒维数以及衰减系数；C、构建基于煤岩割理发育情况的盒维数计算模型；D、分析煤岩二维数值模型衰减系数与盒维数的相关关系，构建基于盒维数的衰减系数评价模型。2.根据权利要求1所述的一种基于分形分维的煤岩超声波衰减系数评价方法，其特征在于，步骤A具体为：A1、钻取标准煤岩样品，煤岩样品成圆柱形且两端面垂直于岩心轴线；A2、根据割理数量、割理密度、割理发育角度情况将标准岩样分成三组，其中第一组的煤岩岩样之间仅割理...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘向君，侯连浪，张平，梁利喜，李丹琼，程璐，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51