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原文传递一种基于分形理论及CT扫描的煤体孔渗参数预测方法

专利名称：	一种基于分形理论及CT扫描的煤体孔渗参数预测方法
摘要：	本发明公开了一种基于分形理论及CT扫描的煤体孔渗参数预测方法，属于煤矿瓦斯灾害防治技术领域。该方法包括：首先对煤样进行CT扫描实验，获取煤样的二维CT切片；利用三维重建软件准确的对煤样的真实孔裂隙结构进行三维重建，分别得到6种煤样的三维孔裂隙结构模型，统计出各煤样微观参数；然后利用Matlab程序导入三维孔裂隙结构数据体，并计算各煤样的三维体积分形维数；最后，基于CT三维重建得到的孔裂隙结构参数结合迂曲度分形数学模型求得三维空间的迂曲度分形维数，得到孔隙率、渗透率与分形维数的拟合函数，进而准确预测孔隙率、渗透率。本发明避免了实验室测煤体孔渗参数的局限性，获得数据更加快速、准确。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东科技大学
发明人：	王刚;程卫民;沈俊男;刘震;倪冠华;刘义鑫;孙路路;刘志远;秦相杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910331296.8
公开号：	CN110146525A
代理机构：	青岛智地领创专利代理有限公司
代理人：	张红凤
分类号：	G01N23/046(2018.01);G;G01;G01N;G01N23
申请人地址：	266590 山东省青岛市黄岛区前湾港路579号
主权项：	1.一种基于分形理论及CT扫描的煤体孔渗参数预测方法，其特征在于，依次包括以下步骤： S1、对煤样进行CT扫描实验，获取煤样的二维CT切片； S2、利用三维重建软件准确的对煤样的真实孔裂隙结构进行三维重建，分别得到6种煤样的三维孔裂隙结构模型，统计出各煤样微观参数； S3、利用Matlab程序导入三维孔裂隙结构数据体，并计算各煤样的三维体积分形维数； S4、基于CT三维重建得到的孔裂隙结构参数结合迂曲度分形数学模型求得三维空间的迂曲度分形维数，得到孔隙率、渗透率与分形维数的拟合函数，进而准确预测孔隙率、渗透率。 2.根据权利要求1所述的一种基于分形理论及CT扫描的煤体孔渗参数预测方法，其特征在于：步骤S1中，获取煤样的二维CT切片的具体步骤为：选取煤样将其制成圆柱形的样品，将样品放置在控制台上进行CT扫描，所述的样品通过控制台做定位和旋转，X射线穿过样品，且通过控制台上的探测器接收图像，扫描时控制台的转台旋转0.9°，扫描1次，经CT扫描获得煤样的二维CT切片。 3.根据权利要求2所述的一种基于分形理论及CT扫描的煤体孔渗参数预测方法，其特征在于：步骤S2中利用三维重建软件准确的对煤样的真实孔裂隙结构进行三维重建的步骤依次包括CT图像处理步骤、降噪步骤、阈值分割步骤、表征单元体选取步骤及重建三维孔裂隙结构模型的步骤。 4.根据权利要求3所述的一种基于分形理论及CT扫描的煤体孔渗参数预测方法，其特征在于：所述的CT图像处理步骤在处理时采用中值滤波器进行降噪处理，所述的表征单元体选取步骤中选择表征单元体尺寸是基于孔隙率的方法进行选取。 5.根据权利要求4所述的一种基于分形理论及CT扫描的煤体孔渗参数预测方法，其特征在于：步骤S3中煤样的三维体积分形维数的计算方法为：基于计盒维数的方法，对于三维的数据体利用立方体盒子覆盖，当ε→0时，式(1)中：D是分形维数，N(ε)是每次划分三维网络中包含信息的盒子数，ε是三维立方体的边长；计算三维体积分形维数的具体算法为：先构造一个边长为a的立方体盒子，然后变换不同边长值ε，对应形成若干小盒子，计算包含有小盒子数N(ε)，经过多次变换可得到一系列ε-N(ε)数据；再作ln(1/ε)与lnN(ε)关系的散点图，采用最小二乘法求其斜率，斜率即为煤样的三维体积分形维数。 6.根据权利要求5所述的一种基于分形理论及CT扫描的煤体孔渗参数预测方法，其特征在于：步骤S4中三维空间的迂曲度分形维数的计算方法为：当流体通过随机且复杂的孔隙结构时，满足如下分形关系式(2) 式(2)中：LT(r)为流体路径的实际长度，cm；L0为毛细管的特征长度，cm；DT为毛细管平均迂曲度分形维数，无量纲，1
所属类别：	发明专利