一种粗糙裂缝初始导流能力的预测方法与流程

技术特征：

1.一种粗糙裂缝初始导流能力的预测方法，依次包括以下步骤：

(A)将岩石样品加工成长方体岩板，把两个尺寸相同的岩板的粗糙面相互接触，形成一块中间带有粗糙裂缝的样板，测量样板的高度h；

(B)利用三维激光扫描仪分别对步骤(A)中裂缝的两个粗糙面进行扫描，获取粗糙面的三维数据；

(C)利用步骤(A)中的样板高度h和步骤(B)中得到的三维数据计算不同位置处的裂缝开度W(x,y)；

(D)利用步骤(C)中得到的W(x,y)，计算裂缝平均开度

(E)根据步骤(C)中得到的W(x,y)，采用立方体覆盖法计算裂缝开度的分形维数D；

(F)利用步骤(D)和步骤(E)中得到的和D，计算粗糙裂缝的初始导流能力F：

$F=\frac{{\stackrel{\‾}{w}}^3}{4\×(0.128\×D-0.267)}$

式中：F—粗糙裂缝初始导流能力，D·cm，

D—分形维数，无因次，

—裂缝平均开度，mm。

2.如权利要求1所述的一种粗糙裂缝初始导流能力的预测方法，其特征在于，所述步骤(B)中获取粗糙面的三维数据有X、Y、Z三列，其中列X和列Y为粗糙面上各点的平面坐标，列Z为粗糙面各点的高度值。

3.如权利要求1所述的一种粗糙裂缝初始导流能力的预测方法，其特征在于，所述步骤(C)中计算不同位置处的裂缝开度W(x,y)，设裂缝一个粗糙面为a面，另一个粗糙面为b面，采用以下公式：

W(x,y)＝h-Z_a(x,y)-Z_b(x,y)

式中：h—样板高度，mm；

Z_a(x,y)—粗糙面a在平面坐标(x,y)处的高度值，mm；

Z_b(x,y)—粗糙面b在平面坐标(x,y)处的高度值，mm。

4.如权利要求1所述的一种粗糙裂缝初始导流能力的预测方法，其特征在于，所述步骤(D)中计算裂缝平均开度采用以下公式：

$\stackrel{\‾}{w}=\frac{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{N_y}{\Σ}}W(x_i,y_j)}{N_x\×N_y}$

式中：W(x_i,y_j)—裂缝中x＝x_i，y＝y_j所在点的开度，mm；

N_x—沿X轴方向上，扫描点的个数；

N_y—沿Y轴方向上，扫描点的个数。

5.如权利要求1所述的一种粗糙裂缝初始导流能力的预测方法，其特征在于，所述步骤(E)中采用立方体覆盖法计算裂缝开度的分形维数D，过程如下：

lnN(δ)＝lnc-Dlnδ

$N\left(\mathrm{\δ}\right)=\underset{i=1}{\overset{N_x-1}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{N_y-1}{\Σ}}{N}_{i,j}$

$N_{i,j}=INT\left\{\frac{1}{\mathrm{\δ}}\left[\begin{array}{c}max\left(W\right(x_i,y_j),W(x_{i+1},y_j),W(x_i,y_{j+1}),W(x_{i+1},y_{j+1}\left)\right)\\ -\min \left(W\right(x_i,y_j),W(x_{i+1},y_j),W(x_i,y_{j+1}),W(x_{i+1},y_{j+1}\left)\right)\end{array}\right]+1\right\}$

式中：δ—立方体边长，mm；

N(δ)—立方体边长为δ时，覆盖整个粗糙面所需的立方体的个数；

c—常数；

N_x—沿X轴方向扫描点的个数；

N_y—沿Y轴方向扫描点的个数；

N_i,j—覆盖第(i,j)个局部粗糙面所需的立方体个数；

INT—取整函数；

W(x_i,y_j)—裂缝中x＝x_i，y＝y_j所在点的开度，mm；

改变立方体边长δ，并计算所需的立方体个数N(δ)，分别对δ和N(δ)取对数，并绘制在坐标图上，直线斜率的相反数即为分形维数D。