[發(fā)明專利]一種基于砂巖微觀特征的富水性評價(jià)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811230332.3
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109254138B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮潔;王蘇健;侯恩科;鄧增社;黃克軍;張嚴(yán)靜;梁少劍
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西煤業(yè)化工技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

1.一種基于砂巖微觀特征的富水性評價(jià)方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟一，確定富水性評價(jià)的目標(biāo)含水層：目標(biāo)含水層的鉆孔單位涌水量q是煤層上覆含水層中最大者，且煤層與目標(biāo)含水層之間的距離與煤層開采后導(dǎo)水裂隙發(fā)育高度相差±80m；

步驟二，確定煤層頂板砂巖含水層富水性評價(jià)指標(biāo)體系，包括5個(gè)評價(jià)指標(biāo)，分別為巖性結(jié)構(gòu)指數(shù)、沖洗液消耗量、孔隙度、滲透率和孔徑分布；分別獲取得到巖性結(jié)構(gòu)指數(shù)、沖洗液消耗量、孔隙度、滲透率和孔徑分布；

步驟三，借助GIS軟件繪制步驟二中各評價(jià)指標(biāo)專題圖；

步驟四，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，通過繪制專家打分表，計(jì)算步驟二中各評價(jià)指標(biāo)對富水性的貢獻(xiàn)程度，得到各評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)；

步驟五，將步驟三的各專題圖按照步驟四得到的對應(yīng)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)進(jìn)行疊加，利用GIS軟件繪制砂巖富水性評價(jià)圖，進(jìn)行砂巖富水性評價(jià)；

步驟六：根據(jù)煤層開采區(qū)鉆孔單位涌水量q校正步驟五中砂巖富水性評價(jià)圖；

步驟二中，孔徑分布通過壓汞和核磁共振聯(lián)合測試獲得；巖性結(jié)構(gòu)指數(shù)通過統(tǒng)計(jì)計(jì)算得到，計(jì)算方法為：將中砂巖、細(xì)砂巖、灰?guī)r、斷層破碎帶的厚度分別乘以一個(gè)等效系數(shù)，然后再乘以結(jié)構(gòu)系數(shù)；

其中，孔徑分布具體通過如下方法得到：通過核磁共振測得核磁共振橫向弛豫時(shí)間累積分布曲線，通過壓汞測得壓汞孔喉半徑累積分布曲線，將兩曲線進(jìn)行對比，建立橫向弛豫時(shí)間與喉道半徑的關(guān)系；將核磁共振橫向弛豫時(shí)間累積分布曲線轉(zhuǎn)換為孔喉半徑分布曲線；

所述基于砂巖微觀特征的富水性評價(jià)方法，適用于含水層富水性不均一的煤礦區(qū)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于砂巖微觀特征的富水性評價(jià)方法，其特征在于，建立橫向弛豫時(shí)間與喉道半徑的關(guān)系的具體方法為：橫向弛豫時(shí)間與孔隙半徑的關(guān)系為式(6)，

式中，T₂為橫向弛豫時(shí)間，ms；ρ₂為橫向表面弛豫強(qiáng)度，μm/ms；r_c為孔隙半徑，μm；n為冪指數(shù)；F_s為孔隙形狀因子；

將r_c＝c₁r_t代入式(6)，可得到橫向弛豫時(shí)間與喉道半徑的關(guān)系為式(7)，

式中，c₁為平均孔喉比；r_t為喉道半徑，μm；

令則

r_t＝CT₂^1/n (8)

通過核磁共振橫向弛豫時(shí)間累積分布曲線與壓汞孔喉半徑累積分布曲線對比，求得C和n的值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于砂巖微觀特征的富水性評價(jià)方法，其特征在于，通過核磁共振橫向弛豫時(shí)間累積分布曲線與壓汞孔喉半徑累積分布曲線對比，求得C和n的值，具體方法為：繪制核磁共振橫向弛豫時(shí)間累積分布曲線與壓汞孔喉半徑累積分布曲線，在累積分布頻率＜S_Hgmax的區(qū)域，任意喉道半徑為r_t(i)時(shí)累積分布頻率為S(i)，取S＝S(i)對核磁共振橫向弛豫時(shí)間累積分布曲線進(jìn)行插值，得到累積分布頻率為S(i)時(shí)的橫向弛豫時(shí)間T₂(i)；S_Hgmax為最大進(jìn)汞飽和度對應(yīng)的累積分布頻率；

對式(8)兩邊同時(shí)取對數(shù)得

根據(jù)線性最小二乘原理，求解式(8)中擬合參數(shù)C和n的值，轉(zhuǎn)化為求擬合參數(shù)C和n使方程達(dá)到最小值，得到喉道半徑與橫向弛豫時(shí)間T₂的擬合公式。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于砂巖微觀特征的富水性評價(jià)方法，其特征在于，將核磁共振橫向弛豫時(shí)間累積分布曲線轉(zhuǎn)換為孔喉半徑分布曲線的方法具體為：孔徑分布取值為公式(3)：

式中：A—孔徑分布取值；B—分布頻率；r_t—喉道半徑；a—某取樣巖心喉道半徑分布曲線對應(yīng)的測試點(diǎn)；b—某取樣巖心喉道半徑分布曲線測試點(diǎn)總數(shù)；

將喉道半徑與核磁共振橫向弛豫時(shí)間的擬合公式代入公式(3)，即得到孔喉半徑分布曲線。