[發明專利]一種裂縫面粗糙度各向異性表征方法

有效

• 申請號: 201810859415.2
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN108896004B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 劉敬壽
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01B21/30
• 分類號: G01B21/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種裂縫面粗糙度各向異性表征方法，實現的步驟如下：

第一步 裂縫面形貌獲??；

利用巖石表面形貌儀、接觸打孔器、數字表面粗糙度儀、攝影測量法以及三維激光掃描儀方法或裝置，獲取裂縫面的三維信息數據；

第二步 不同方向裂縫面粗糙度評價單元構建；

利用獲取的裂縫面三維數據信息，建立不同方向裂縫面粗糙度評價單元，定義θ為裂縫面粗糙度的評價方向，是裂縫面粗糙度的評價方向與正北方向的夾角；

第三步 標準節理輪廓線數據庫構建；

利用標準粗糙度等級剖面曲線，將剖面曲線等間距數據化，得到數據點集R(p，w)，設每條標準粗糙度等級剖面曲線數據點的間距為d；采用二維分形插值法構建標準節理輪廓線數據庫G(p，q)，其中1≤p≤10，w的數目為num1，q的數目num0表示為：

公式(1)中，num0為q的數目；cs為分形插值迭代次數；p為第p標準粗糙度等級剖面曲線，1≤q≤w，w為每條標準粗糙度等級剖面曲線的點數；設每條標準粗糙度等級剖面曲線插值后數據庫G(p，q)的相鄰點的間距為b；

第四步 裂縫面跨尺度評價模型；

利用獲取裂縫面的三維信息數據，等間距的選取表征裂縫面粗糙度的數據點集P(i，j，k)；對于第i條裂縫面的剖面曲線的粗糙度跨尺度評價；以間距為b選取反映裂縫面的剖面曲線特征的點集，對于單一曲線集Q(i，j，k)，其中，i為第i條裂縫面的剖面曲線，數目為num2；j為同一裂縫面的剖面曲線下，第j次取得點集；k為第j次取得點集的第k個點；第j+1次與取曲線集Q(i，j+1，k)為移動間距為b；利用標準節理輪廓線數據庫G(p，q)，對點集Q(i，j，k)，進行跨尺度相似性三循環計算；

所述的跨尺度相似性三循環計算包括A循環、B循環、C循環三個循環：

所述的A循環具體步驟為：從點集Q(i，j，k)起始點開始循環構建數據庫，初次設置新的數據庫相鄰數據的間距l＝d；從kp個起始點開始，在區間至區間[kp，kp+num1]內循環提取對應的數據集；num1為奇數時，取值為整數部分并加1，即為10.5時，取值為11；這樣確定了起始點后，單次最大循環為次，確定了新的點集NE(v，u)；利用標準節理輪廓線數據庫G(p，q)，對點集NE(v，u)進行相似性計算，確定粗糙度數值；

所述的B循環具體步驟為：向右移動b步長，更換起始點，重復A循環；

所述的C循環具體步驟為：從點集Q(i，j，k)起始點開始循環構建數據庫，再次設置新的數據庫相鄰數據點的間距為l，其中，l＝d×f；其中f取值為2，3……fmax，fmax是實現單一尺度A循環的最大整數值，確定了l值后，然后進行A循環、B循環；

第五步 裂縫面粗糙度各向異性表征；

通過改變θ，重復第四步實現裂縫面粗糙度各向異性的表征。

2.根據權利要求1所述的一種裂縫面粗糙度各向異性表征方法，其特征在于：

所述的相似性計算，確定粗糙度數值，實現的步驟為：

設點集G(p，q)每個點的坐標表示為(X_p，Z_q)，依據標準粗糙度等級剖面曲線，0cm≤X_p≤10cm；點集NE(v，u)每個點的坐標表示為(X'_p，Z'_q)，其中0≤X'_p；X_p＝X'_p+X_b，其中X_b的循環區間為：-10cm≤X_b≤10cm；

通過X_b對X_p進行循環計算，為了保證循環精度，其中X_b在[-10cm，10cm]區間循環的增加步長為b；得到新的點集(X_p，Z'_q)，并對該點集在(X_p，Z_q)逐點尋找與之最近的點，得到對應的點集(X”_p，Z”_q)，點集的數目為node；二維剖面曲線粗糙度值JRC^2D的步驟為：

公式(2)-(3)中，xs1、xs2分別是使dis1、dis2取得最小值對應的數值；通過對十條標準粗糙度等級剖面曲線的循環計算，選取最小的dis1、dis2對應的標準粗糙度等級剖面曲線JRC^2D值作為單次A循環的JRC^2D值；將要表征裂縫面粗糙度的剖面曲線進行A循環、B循環以及C循環后，得到多個JRC^2D值，取其平均值作為該剖面曲線的JRC^2D值；

利用求均值的方法將二維剖面曲線粗糙度值擴展為三維粗糙度系數JRC^3D估算中：

公式(4)中，JRC^3D為裂縫面的三維粗糙度系數；JRC_i^2D為第i二維剖面曲線粗糙度值，num2為二維剖面曲線的數目。