[发明专利]单重煤岩孔隙结构模型的构建方法

权利要求书

1.一种单重煤岩孔隙结构模型的构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)获取煤岩样品的孔隙结构参数；

选取一煤岩样品，长为a、宽为b、高为c，体积标记为(a，b，c)，将其分为数张薄片，对每张薄片，计算其面孔隙度、孔隙半径均值、孔隙半径标准差；

将所有薄片的面孔隙度求均值，得到煤岩样品的孔隙度P；

将所有薄片的孔隙半径均值再求均值，得到煤岩样品的孔隙半径均值B；

将所有薄片的孔隙半径标准差求均值，得到煤岩样品的孔隙半径标准差C；

(2)构建单重孔隙结构模型；

(21)预设两组圆球个数n₁和n₂，用蒙特卡罗方法，随机创建2个数据集X₁、X₂；

其中，X₁包含n₁个圆球，X₂包含n₂个圆球，n₁初值为0，n₂＞＞n₁，x_i表示数据集中第i个圆球半径，X₁～N(B，C²)、X₂～N(B，C²)，N为正态分布；

(22)分别预设一与X₁、X₂对应的初始堆积空间，与X₁对应的初始堆积空间，长为a、宽为b、高为∑r₁，体积标记为(a，b，∑r₁)，与X₂对应的初始堆积空间，长为a、宽为b、高为∑r₂，体积标记为(a，b，∑r₂)，其中，∑r₁为X₁中n₁个圆球半径之和，∑r₂为X₂中n₂个圆球半径之和；

(23)用球体随机堆积算法将n₁个圆球、n₂个圆球放入各自对应的初始堆积空间中，采用压缩算法将初始堆积空间尺寸压缩至(a，b，c)，得到两个分别与X₁、X₂对应的压缩空间；

(24)分别计算两个压缩空间的孔隙度，X₁对应的压缩空间孔隙度为p₁，X₂对应的压缩空间孔隙度为p₂；

(25)采用下式进行判断，得出实际煤岩样品中孔隙数量n；

若p₁＜P，p₂＞P，则调整n₁＝(n₁+n₂)/2，n₂不变，重复步骤(22)-(24)；

若p₁＞P，p₂＞P，则重设n₁，n₂不变，重复步骤(22)-(24)；

若p₁＜P，p₂＜P，则n₁不变，重设n₂，重复步骤(22)-(24)；

若p₁＞P，p₂＜P，则n₁不变，调整n₂＝(n₁+n₂)/2，重复步骤(22)-(24)；

若|p₁-P|0.01P ，则n＝n₁，将该结构作为单重孔隙结构模型，并记录此时圆球的位置信息和圆球半径；

若|p₂-P|0.01P ，则n＝n₂，将该结构作为单重孔隙结构模型，并记录此时圆球的位置信息和圆球半径。

2.根据权利要求1所述的单重煤岩孔隙结构模型的构建方法，其特征在于：步骤(1)中，薄片的面孔隙度计算方法为：将煤岩样品的每张薄片分别放置在显微镜下，通过相机拍摄显微镜下的薄片，得到每张薄片对应的图像，用图像二值化方法处理图像，得到灰度图像，再统计黑白两种像素的数量，白色像素点的个数占所有像素点的比例为该薄片的面孔隙度。

3.根据权利要求1所述的单重煤岩孔隙结构模型的构建方法，其特征在于：步骤(1)中，薄片的孔隙半径均值计算方法为：

(11)利用边缘检测算法得到薄片中每个孔隙的边界，统计出该薄片上孔隙数量和每个孔隙面积，所述孔隙面积为每个孔隙中白色像素点的个数；

(12)假设每个孔隙为圆形，根据孔隙面积求出孔隙半径，再用该薄片上所有孔隙半径之和除以孔隙数量，得出每张薄片的孔隙半径的均值。