[发明专利]一种不受样品尺寸限制的天然裂缝发育强度表征方法

摘要

本发明涉及的是一种不受样品尺寸限制的天然裂缝发育强度表征方法，这种一种不受样品尺寸限制的天然裂缝发育强度表征方法包括采集天然裂缝数据，包括裂缝的产状、形态、切割关系、充填性、充填矿物以及岩石力学层厚度等；确定裂缝组系，通过裂缝的形态、产状和切割关系等确定裂缝的组系；裂缝开度和裂缝间距的测量，分别从宏观尺度、细观尺度和微观尺度对裂缝开度和间距进行表征；裂缝发育强度的标准化计算及对比，利用不同尺度下获得的裂缝开度数据，在双对数坐标中对进行裂缝发育强度的标准化，建立裂缝发育强度的计算公式，从而可以计算任一尺度下裂缝发育强度。本发明使得不同地区、不同层位、不同尺度下获得的裂缝发育强度具有可对比性。

主权项

1.一种不受样品尺寸限制的天然裂缝发育强度表征方法，其特征在于：这种不受样品尺寸限制的天然裂缝发育强度表征方法包括如下步骤：a. 天然裂缝数据的采集：沿线性测线进行天然裂缝相关参数的采集，即记录与测线相交的每一条天然裂缝的参数，天然裂缝的参数包括天然裂缝的产状、形态、切割关系、充填性、充填矿物和岩石力学层厚度；b. 天然裂缝组系的划分：利用步骤a中获得的各项天然裂缝的参数，通过包括天然裂缝的形态、产状和切割关系在内的天然裂缝的参数确定裂缝的组系，分组系进行天然裂缝发育强度和平均间距的测量；c. 裂缝开度和裂缝间距的测量：分别从宏观尺度、细观尺度和微观尺度对裂缝参数进行表征，其中，裂缝开度是指同一条裂缝两个裂缝壁之间的垂直距离，裂缝间距是指两条相邻裂缝之间的垂直距离；d. 不同尺度下裂缝发育强度和裂缝平均间距计算：利用步骤c中测量得到的裂缝开度和裂缝间距数据完成不同尺度下裂缝发育强度和平均裂缝间距的测量，其中裂缝发育强度等于测线上裂缝总数量与测线总长度的比值，平均裂缝间距是所测量的所有裂缝间距的算数平均值，平均裂缝间距是裂缝发育强度的倒数；e. 裂缝发育强度的标准化：利用步骤c中获得的裂缝开度数据，对裂缝发育强度进行标准化，包括如下步骤：1）列出步骤c中测量到的所有裂缝开度数据，并从大到小排列；2）给排好序的裂缝开度进行编号，最大的编号为1，随着裂缝开度的逐渐变小，获得的编号就越大，开度最小的裂缝获得最大的编号，这样就会形成一个裂缝累积频数表；3）由于所测量的裂缝可能会具有相同的开度，因此，同一开度值对应若干个编号，这时需要删除部分具有相同开度的数据来简化裂缝累积频数表，保留具有最大频数的那组数据即可；4）标准化裂缝累积频数：将步骤3）中获得编号除以测线长度，代表单位长度测线上所观察到的开度达到某一特定数值的累积裂缝数量，即该裂缝开度下的裂缝发育强度；5）绘制裂缝开度‑标准化后裂缝累积频数图：在双对数坐标下，以裂缝开度为横坐标，以标准化后裂缝累积频数为纵坐标，绘制裂缝开度‑标准化后裂缝累积频数图；f. 标准裂缝发育强度的计算：根据步骤e中绘制的裂缝开度‑标准化后裂缝累积频数图，利用最小二乘法，对数据进行拟合，拟合出幂律分布公式，根据该公式，计算任意尺度下裂缝的发育强度；式中，N_B为单位测线长度上开度大于B的裂缝的数量；B为裂缝开度；a、c为分别为系数和指数，通过拟合得到；g. 不同层位和不同地区裂缝发育强度的对比：利用步骤a‑f提供的标准裂缝发育强度计算方法，对不同层位和不同地区的裂缝发育强度进行标准化，选择相同的裂缝开度，计算裂缝发育强度，进行裂缝发育程度对比。