[发明专利]考虑岩石裂隙内部几何特征的渗透率测定方法

权利要求书

1.一种考虑岩石裂隙内部几何特征的渗透率测定方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：获取测定样本，通过三维激光扫描仪对样本裂隙面上下表面进行扫描，获取其三维点云数据，扫描过程中先将裂隙拼合，在试样表面粘贴定位标志后扫描定位点，然后根据定位点分别对裂隙上下表面进行扫描，使得扫描获得的裂隙上下表面点云数据在同一坐标系中，随后利用点云处理软件对点云数据进行网格化，利用公式获得裂隙平均隙宽e，式中：N为总网格点数，e_i为第i个网格点上裂隙上下面间的距离，接着利用公式求得裂隙接触率ω，式中：N_cont为空隙为0的网格点数；

步骤二：变异函数计算，针对裂隙隙宽，h初始值取网格点距离h₀，并以h₀为增量不断增大滞后距h的大小，根据公式计算不同滞后距h对应变异函数r*(h)，式中：N(h)为有效数据对数；α，β为h在x，y方向上的分量，即α²+β²＝h²，并以h为横轴，r*(h)为纵轴绘制隙宽变异函数散点图；

步骤三：变异函数拟合，取变异函数散点图第一个极大值点前的数据，借助数值处理软件分别采用球状模型、高斯模型和指数模型进行拟合，取拟合度最高的拟合结果；

步骤四：取变异函数拟合参数基台C与变程a，利用公式CA＝C²·a计算空隙三维分布特征参数CA；

步骤五：结合裂隙平均隙宽e、裂隙接触率ω及空隙三维分布特征参数CA计算裂隙渗透率；

所述步骤一中，在对外部应力作用下的岩石进行测定时，先获取其无应力状态下的点云数据，然后通过传感器测得裂隙在外部应力作用下的变形，随后将获得的无应力状态下每个网格点上的裂隙隙宽e_i减去外部应力作用下的裂隙变形值Δe，即可获得外部应力作用下各个网格点对应的裂隙隙宽，即力学隙宽e_n，取其平均值获得裂隙在法向应力作用下的平均力学隙宽e_n，并根据力学隙宽的值进行N_cont的计数来获取裂隙接触率ω；

所述步骤五中，岩石渗透率k与裂隙平均隙宽e、裂隙接触率ω及空隙三维分布特征参数CA的数学关系式为：

式中n为试验拟合参数，对于光滑平行状裂隙，其裂隙接触率ω和空隙三维分布特征参数CA均为0，此时平均隙宽e等于水力隙宽e_h，上式即简化为立方定律计算裂隙在法向应力作用时的渗透率时，则将上式中平均隙宽e替换为平均力学隙宽e_n，并根据力学隙宽值对应计算相应的裂隙接触率ω与空隙三维分布特征参数CA，即可获得对应法向应力作用下的渗透率k。

2.根据权利要求1所述的考虑岩石裂隙内部几何特征的渗透率测定方法，其特征在于，所述步骤二中，在对隙宽变异函数计算时，对于滞后距h，取空间内所有距离为h的点对进行计算。

3.根据权利要求1所述的考虑岩石裂隙内部几何特征的渗透率测定方法，其特征在于，所述步骤三中，拟合优度须≥0.95，若常用数学模型都不满足，则对隙宽变异函数曲线进行分段拟合。

4.根据权利要求1所述的考虑岩石裂隙内部几何特征的渗透率测定方法，其特征在于，所述步骤四中，空隙三维分布特征参数CA表征裂隙空隙的不均匀程度，CA越大表示裂隙空隙随空间分布越不均匀，裂隙的渗透率越小。