1.一种煤岩裂隙特征表征与渗透性模拟方法,其特征在于包括如下步骤:步骤一、将煤岩样品扫描图像离散为若干个网格节点;
步骤二、利用泰森多边形算法生成煤岩裂隙网络,并对网格节点进行赋值;
步骤三、根据广义胡克定律的计算对各网格在应力条件下的尺寸进行修正;
步骤四、基于高斯分布对煤岩裂隙网络的粗糙度进行修正;
步骤五、基于格子玻尔兹曼方法,对煤岩裂隙中的流动进行模拟;
微流动格子玻尔兹曼方程: 其中,f为粒子速度分布函数;ξ为粒子速度;a为粒子加速度;Jξ(f)为碰撞项;D为扩散系数。
2.根据权利要求1所述的煤岩裂隙特征表征与渗透性模拟方法,其特征在于:所述的步骤一的具体方法为:
首先对煤岩样品扫描图像的噪声进行过滤,滤波函数表达式如式(1)所示:其中:
式中,C为参数统计区域;gs(x,y)为过滤后图像的灰度值;g(x,y)为原始图像的灰度值;
τ为图像的灰度值之间所允许的最大误差;g(xi,yi)表示在遍历过滤后图像的过程中,图像某一位置的灰度值;
对于二值图像,设定某一阈值将图像分为大于和小于阈值的两部分,其表达式如式(3)所示:
式中,f(x,y)为二值化图像的灰度值。
3.根据权利要求2所述的煤岩裂隙特征表征与渗透性模拟方法,其特征在于:所述的步骤二的具体方法为:
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(1)定义三维立方体像素空间R :nx×ny×nz,nx表示x方向的网格数,ny表示y方向的网格数,nz表示z方向的网格数;
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(2)在三维空间R内设置随机点,p={p1,p2,…,pn};
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(3)遍历三维空间R,计算所有像素点与随机点间的欧式距离;
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(4)对三维空间R内所有像素点与随机点间的欧式距离进行排序,并选出最小值Lmin与次小值Lsec‑min;
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(5)遍历三维空间R ,对于某一像素点,若|Lsec‑min‑Lmin|<b+ΔH,将该像素点设为孔隙,像素点值设为0;其余像素点设为基质,像素点值设为1,如式(4)所示:式中,b为裂隙系统开度,单位为m;ΔH为粗糙度修正值,单位为m。
4.根据权利要求3所述的煤岩裂隙特征表征与渗透性模拟方法,其特征在于:所述的根据广义胡克定律的计算对各网格在应力条件下的尺寸进行修正,修正公式为:边界条件为:
式中,u、v、w为网格点在三个方向上的位移,单位为m;E为杨氏模量,单位为Pa;λ为拉梅常数, υ为泊松比,σx表示x方向的应力,σy表示y方向的应力,σz表示z方向的应力。
5.根据权利要求4所述的煤岩裂隙特征表征与渗透性模拟方法,其特征在于:所述的基于高斯分布对裂隙网络的粗糙度进行修正,粗糙度修正表达式如下:式中,ΔH为粗糙度修正值,单位为m;m为均值,单位为m,在这取0;s为标准差,单位为m。