[发明专利]一种实现煤体孔裂隙动态渗流过程可视化的方法

说明书

本发明提供了一种实现煤体孔裂隙动态渗流过程可视化的方法，涉及煤层注水渗流技术领域，包括以下步骤：对煤样试件进行CT扫描得到具有孔裂隙结构的CT扫描图像；干燥煤样试件至恒重，划分饱和水浸湿煤样的位置，按照划分进行抽真空饱和水处理，煤样试件进行核磁共振实验，得到三维T₂图谱和含水信号图；利用核磁共振分层成像技术，从任意方向截取固定间距的各层截面，得到煤样试件任意层面孔裂隙水分分布图，并分析动态渗流的过程；结合含水信号图分析CT扫描图像中的孔裂隙结构，实现了煤体动态渗流全程的可视化，从而可以更好的认识流体在煤体孔裂隙结构的流动过程，并为研究煤层渗流规律提供了便利。

技术领域

本发明涉及煤层注水渗流技术领域，尤其是一种实现煤体孔裂隙动态渗流过程可视化的方法。

背景技术

煤层注水作为人工岩层干预手段，可以积极推动解决瓦斯突出、冲击地面压力、自燃和煤体软化等煤矿实际生产问题。煤层注水渗流效果受到自身孔隙-裂隙结构特征的影响，正确认识煤体孔隙-裂隙结构及渗流分布特征，是研究煤层孔隙性、空间结构、渗流特征以及煤层气可采性的重要依据。

目前，研究煤体孔裂隙结构的方法有许多，具体有：压汞法，压汞法可以测试中孔和大孔结构，但测试过程会对煤样造成不可逆的破坏；氮气吸附法，氮气吸附法仅测试微孔孔隙特征，上述方法都有各自的缺陷。

传统的核磁共振试验可以得到孔隙、裂隙发育状况，连通性及孔径分布等，但很难可视化地观测水在孔裂隙中的真实流动过程。通过CT扫描获得CT图片对其进行三维重建，虽能模拟流体在煤体孔裂隙中渗流的动态过程，但由于数值模拟的理想化和复杂性，利用CT扫描技术也很难准确表征真实条件下水在孔裂隙中的流动情况。目前还没有一种成熟的无损动态检测技术，以实现对煤体孔裂隙渗流动态过程可视化的表征和分析。只有实现全程可视化的渗流动态过程，才能清楚地认识流体在在煤体孔裂隙结构的流动状态。

由于上述研究方法并不能观测真实条件下煤体的动态渗流过程，且均存在一定局限性。因此，现有的研究技术有待于更进一步的改善和发展，需要一种研究煤体结构动态渗流全程可视化的方法，为进一步的研究煤层渗流规律提供方便。

发明内容

为了实现煤体动态渗流全程的可视化，更好的认识流体在煤体孔裂隙结构的流动过程，并为研究煤层渗流规律提供了便利，本发明提供了一种实现煤体孔裂隙动态渗流过程可视化的方法，具体技术方案如下。

一种实现煤体孔裂隙动态渗流过程可视化的方法，步骤包括：

步骤A.制作煤样试件，对煤样试件进行CT扫描得到CT扫描图像；

步骤B.干燥煤样试件至恒重，并划分饱和水浸湿煤样试件的位置，按照位置划分逐段进行抽真空饱和水处理；

步骤C.对煤样试件进行核磁共振实验，从任意方向对煤样试件等间距截取多层截面，确定多个方向及多个截面的水分分布；

步骤D.观测划分饱和水浸湿煤样试件的各个位置，结合各个截面的水分分布，得到三维T₂图谱和含水信号图；

步骤E.观测煤样试件的孔裂隙结构，分析渗流动态过程。

进一步的，步骤A中煤样试件为圆柱体试件，CT扫描过程中扫描电压、扫描功率和视场大小根据X射线稳定性、煤样试件尺寸、煤样试件X射线衰减分数和曝光时间来确定；CT扫描时煤样以固定的速度旋转，检测器捕捉穿过煤样试件的X射线，以电信号的形式储存CT扫描图像。

进一步的，步骤B中煤样试件的干燥具体是将煤样试件在室温条件下抽真空24h，然后放入干燥箱内干燥至恒重后称量煤样试件的干重。

更进一步的，划分饱和水浸湿煤样试件的位置具体是每隔8-15mm的间距划分确定饱和水浸湿煤样试件的位置，从煤样试件的一端起按照划分的饱和水浸湿煤样试件位置依次分步进行浸水饱和处理。