[发明专利]一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩石力学性质测试的计算方法，具体涉及一种变质量破碎岩石渗透性参量计算方法。

背景技术

在破碎岩石渗透试验过程中，由于水的溶蚀、磨蚀和冲蚀作用，细小颗粒从破碎岩石的表面分离出来，并在破碎岩石的孔隙中迁移。细小颗粒的迁移造成破碎岩石的质量流失，故破碎岩石的孔隙度和渗透性参量（渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数）随时间变化。借助于实验室试验，分析破碎岩石在渗透过程中质量迁移与流失规律、孔隙度和渗透性参量时变规律，对于破碎岩体渗流系统的数字仿真、渗流失稳的机理分析具有基础性和支撑性作用。根据压力梯度和渗流速度时间序列计算各采样时刻的渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数，是破碎岩体渗流系统非线性动力学行为的重要环节。

目前，变质量破碎岩石渗透性参量参照恒定质量破碎岩石的方法进行，对于质量慢变的破碎岩石来说，精度一般可以达到工程设计的要求，但当质量流失较大时，计算的渗透性参量误差较大。

目前，计算变质量破碎岩石在采样时刻t_i＝iτ(i＝1,2,…,N;τ为采样周期)的渗透率、非Darcy流β因子和加速度系数是建立在渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数三者之间满足幂指数函数关系的基础上的，即将恒定质量破碎岩石在确定的孔隙度和确定的孔隙度下的渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数作为参考值，而是时变孔隙度和时变压力梯度下的渗透率、非Darcy流β因子、加速度系数三者之间满足如下的幂指数关系

β=βr(kkr)nβ---(a-1)]]>

ca=car(kkr)nc---(a-2)]]>

其中，幂指数n_β和n_c也参照恒定质量破碎岩石的渗透试验结果确定。具体的做法分为五步：第一步，构造时间序列，包括渗流速度时间序列V_i(i＝0,1,2,L,N)、压力梯度时间序列和当地加速度的时间序列a_i(i＝0,1,2,L,N)；

第二步，建立采样时刻渗透率的代数方程，即将动量守恒方程与式（a-1）、式（a-2）结合，得到：