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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种辨识低渗煤体瓦斯扩散‑渗流有效边界的方法，包括如下步骤：A、煤体等效孔隙网络模型的构建及拓扑通达特征归一化表征；B、考虑孔隙结构拓扑通达特征的扩散‑渗流临界点判识；C、临界压力梯度下瓦斯扩散‑渗流边界主控流动转换机制的获取。本发明克服了现有瓦斯运移多场耦合模型普遍缺少对煤层低渗区域非定常瓦斯渗流边界及非线性流动的相关理论研究的缺陷，有助于评价抽采难易程度及选择适宜抽采工艺，以实现高效抽采。

主权项：1.一种辨识低渗煤体瓦斯扩散-渗流有效边界的方法，其特征在于：包括如下步骤：A、煤体的等效拓扑网络模型的构建及拓扑通达指数的获取；B、考虑孔隙结构拓扑通达特征的扩散-渗流临界点判识；C、临界压力梯度下瓦斯扩散-渗流边界主控流动转换机制的获取；所述步骤A具体步骤如下：a、采集新鲜块煤并迅速密封保存，采用物理破碎法和钻割取样法破碎并筛分出合适的块体或粒径范围，所有样品通过红外干燥箱干燥48h后密封备用；b、采用全自动工业分析仪、场发射式扫描电镜和原子力显微镜对煤体进行分析，测定孔隙的多元物性参数；采用流体注入法测量煤中的孔径分布特征，实现全尺度的孔径分布表征；采用数字岩心技术，搭配三维重构软件，实现全尺度孔隙三维可视化重构；c、以全尺度孔隙三维可视化重构结果为依据，构建孔隙拓扑骨架化模型；同时依据拓扑结构识别来获取拓扑连通参数，实现孔隙结构拓扑空间全尺度定量化表征；d、在孔隙拓扑骨架化模型的基础上构建样品的等效拓扑网络模型；再根据多孔介质分形学理论构建分形几何结构模型，将获取的形态特征参数和拓扑连通参数转化为分形几何参数并代入所述分形几何结构模型中，通过数学变换和归一化处理，获取综合表征煤体孔隙连通性和气体运移可达性的拓扑通达指数，通过微积分获得每个孔隙的拓扑通达概率密度分布；所述步骤B具体流程如下：a、结合步骤A获得的拓扑通达概率密度分布，对等效拓扑网络模型的控制方程进行积分处理来获得整个体系总流量积分变限函数表达式；同时得到拓扑通达指数与临界驱动压力之间的数学关系，并转化为压力梯度与渗流临界拓扑通达概率密度的数学关系；两者结合构建变压力梯度下煤体渗透率演化理论模型；b、结合不同孔隙的拓扑通达概率密度分布与渗流临界压力梯度的内在联系，厘定变压力梯度下不同拓扑通达概率密度分布的孔隙结构发生渗流的关键临界点，在此基础上构建考虑扩散临界拓扑通达指数的煤体孔隙扩散理论模型；所述步骤C具体流程如下：a、变压力梯度下扩散-渗流主控流态贡献度判识：通过基于步骤A得到的拓扑通达概率密度分布和基于步骤B得到的变压力梯度下煤体渗透率演化理论模型和考虑扩散临界拓扑通达指数的煤体孔隙扩散理论模型，获取变压力梯度控制下表征扩散和渗流作用对瓦斯总流量贡献程度的临界特征系数，揭示变压力梯度下扩散-渗流主控流动转换机制；b、通过所述等效拓扑网络模型、所述变压力梯度下煤体渗透率演化理论模型和所述考虑扩散临界拓扑通达指数的煤体孔隙扩散理论模型，构建考虑拓扑通达和渗流临界压力的瓦斯运移多场耦合模型；c、基于变压力梯度下渗流孔和扩散孔的拓扑通达指数动态响应，确定临界压力梯度的煤层瓦斯渗流演化特性与拓扑通达指数之间的联系，揭示考虑拓扑通达指数的扩散和渗流的瓦斯运移的控制机制及主控转换机制。

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百度查询： 中国矿业大学 一种辨识低渗煤体瓦斯扩散-渗流有效边界的方法