[发明专利]一种基于分形分维的煤岩超声波衰减系数评价方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及油气资源勘探开发技术领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。