[发明专利]一种细观尺度下低渗透性煤岩体致裂增透效果的评价方法

说明书

本发明提供一种细观尺度下低渗透性煤岩体致裂增透效果的评价方法，利用裂纹扩展计(CPG)、超声波检测系统，结合CT扫描、图像处理软件、孔裂隙特征分析系统软件(PCAS)、空间三维立体重构软件，建立一套细观尺度下，直观、精准、定量评价煤岩体致裂增透效果的体系。本发明评价方法可以从不同角度对压裂后煤岩体内部裂隙做全面、整体、直观的三维观察，对煤岩体内部裂隙的形状、大小、位置和分布深入分析，使其透明化，进而分析煤岩体致裂后内部裂隙在空间上的分布形态和量化特征，进一步解决煤层压裂技术优选及施工参数优化问题。

技术领域

本发明涉及一种细观尺度下低渗透性煤岩体致裂增透效果的评价方法，属于煤岩体致裂增透效果的评价技术领域。

背景技术

中国煤层气资源丰富，居世界第三，但是我国煤层气抽采率很低。其中低渗透率是制约我国煤层气开采的首要技术难题，利用人工致裂的方法，如：水压致裂、水力割缝、水压喷射压裂技术、脉动水力压裂技术、高压电脉冲水压致裂技术等对煤岩体结构进行改造，使煤岩体产生大量、复杂的裂缝网络，进而疏通煤层气的渗流通道，达到提高煤层气抽采率的目的，但是利用人工致裂技术对煤体孔裂隙结构的精准化改造及致裂效果的评价仍处于初步的探索阶段，特别是对于裂缝的起裂扩展、演化及压裂效果的定量评价(如裂纹的开裂长度、起裂角度、损伤形态等)的研究还不够充分。

常规的压裂效果评价方法是从内外边界条件、瓦斯的流动状态和溢出效果或煤层气储层的导流能力等不同指标侧面对压裂效果进行评价。还可以直接通过测定压裂后的煤岩体裂缝半长、形态和方位进行评价，其评价方法有大地微地震法、电位法、井温法、放射性示踪法等。再有将人工智能的思想和技术应用到压裂工程中，如使用神经网络技术与遗传算法结合、模拟退火和遗传算法结合或模糊综合评价方法完成对压裂施工参数预测、优化以及压裂效果分析。但以上致裂增透效果的评价方法均为定性或半定性，并未得到定量的评价效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种细观尺度下低渗透性煤岩体致裂增透效果的评价方法，利用裂纹扩展计(CPG)、超声波检测系统，结合CT扫描、图像处理软件、孔裂隙特征分析系统软件(PCAS)、空间三维立体重构软件，建立一套细观尺度下，直观、精准、定量评价煤岩体致裂增透效果的体系。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种细观尺度下低渗透性煤岩体致裂增透效果的评价方法，包括以下步骤：

(1)利用裂纹扩展计监测，评判载荷下煤岩体裂纹尖端的起裂、扩展和止裂的动态全历程；

(2)利用超声波检测技术，定性表征试件的致裂损伤程度；

(3)利用CT图像分析技术，以煤岩体CT扫描图像为基础，经滤波重建，结合图像处理、孔裂隙特征分析及三维立体重构软件，从二维、三维角度分别对致裂后的煤岩体裂隙进行定量细观分析和研判。

所述步骤(1)的具体方法为：

①加载试验前，在煤岩体试件一面的中心处钻出直径为25～35mm的圆形贯穿孔洞，并预制一条沿着孔洞直径方向长度为8mm～12mm的裂纹，然后紧邻预制裂纹尖端、平行于裂纹扩展方向，采用固化或粘贴法将裂纹扩展计固定在试件上；

②将裂纹扩展计、0.01Ω电阻R₂、20Ω保护电阻R₁、3V的恒压电源及瞬态电压记录仪连接成测量电阻值变化的电路，裂纹扩展计通过A接线端口、B接线端口连接于线路中，并与瞬态电压记录仪并联，电阻R₂与裂纹扩展计并联后与电阻R₁形成串联电路；