中国矿业大学刘晓斐获国家专利权
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龙图腾网获悉中国矿业大学申请的专利二氧化碳渗流优势通道判定与增渗效果评价方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121113793B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511641367.6,技术领域涉及:G01N13/04;该发明授权二氧化碳渗流优势通道判定与增渗效果评价方法及系统是由刘晓斐;刘舒欣;王笑然;张凌硕;张超林;邵嘉鑫;王进华;孙强;代旭光;王栋杰设计研发完成,并于2025-11-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本二氧化碳渗流优势通道判定与增渗效果评价方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种二氧化碳渗流优势通道判定与增渗效果评价方法及系统,该方法包括如下步骤:利用CO2矿化封存实验反应前后岩样三维CT扫描获得三维图像数据,将其裂缝网络提取为拓扑结构中心线骨架,计算网络结构拓扑指标,将基于图论构建裂缝网络拓扑结构模型与离散裂缝网络模型耦合进行CO2流动模拟,得到等效渗透率张量,采用改进的Dijkstra最短路径算法,获得CO2渗流优势通道的空间分布,对比改造前后的优势通道特征和等效渗透率张量定量评估渗流增强效果,改变注入条件进行不同工况下多组模拟,计算不同注入条件下的渗流增强效应与矿化反应速率,建立矿化封存增渗效果的定量评价模型,实现封存效果预测和渗流增强效果评价。
本发明授权二氧化碳渗流优势通道判定与增渗效果评价方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种二氧化碳渗流优势通道判定与增渗效果评价方法,其特征在于,包括如下步骤: S10:开展CO2矿化封存实验,对实验反应前后的岩样进行CT扫描,获得二维投影序列,利用滤波反投影或迭代重建算法重构成三维灰度图像体数据,识别并提取裂缝空间,获得二值化的三维裂缝网络; S20:将三维裂缝网络进行抽象提取为拓扑结构中心线骨架,构建基于图论的裂缝网络拓扑结构模型,计算最大连通簇占比、特征路径长度及节点度分布的表征网络结构的拓扑指标; S30:基于裂缝网络拓扑结构模型构建离散裂缝网络模型,将基于图论构建裂缝网络拓扑结构模型与离散裂缝网络模型耦合,利用格子玻尔兹曼方法进行流动模拟,通过多方向压力梯度流动模拟得到等效渗透率张量;具体包括如下步骤: S31:基于图论构建裂缝网络拓扑结构模型,将裂缝网络拓扑结构模型Gv,e的每条边ei转化为三维平板状裂缝单元;利用节点坐标确定空间位置,裂缝单元的开度wi、长度Li确定几何属性,构建离散裂缝网络模型; S32:将离散裂缝网络模型嵌入三维格子网格,使用BGK模型的格子玻尔兹曼方程作为控制方程来求解流体的流动速度和压力分布,其中,控制方程如下: [] 式中,为时刻t、位置上沿第i个格子速度方向的粒子分布函数;Δt为时间的变化量;为无量纲的弛豫时间;为平衡态分布函数; S33:计算代表性体积单元内的平均流速,根据达西定律计算渗透率张量,公式如下: 式中,为达西流速;为流体粘度;为压力梯度;为渗透率张量; S40:采用改进的Dijkstra最短路径算法,计算流体在基于图论的裂缝网络拓扑结构模型中的优势渗流通道,获得CO2渗流优势通道的空间分布,对比改造前后的优势通道特征和等效渗透率张量定量评估渗流增强效果,获得改造对流体渗流路径的影响及流体渗流能力的增强程度;具体包括如下步骤: S41:基于裂缝网络拓扑结构模型Gv,e,根据立方定律通过流动阻力定义每条边ei权重值,公式如下: 式中,为传导率;为边长;为流体的动力粘度;为裂缝边的长度;为裂缝边的平均开度; S42:考虑开度、流量贡献和反应堵塞因素重新确定改进边权重,利用基于改进边权重的改进Dijkstra算法,通过迭代地更新节点到裂缝网络拓扑结构模型中其他各点最短路径,求解从注入端到产出端阻力最小路径,获得最优渗流通道路径; S43:通过对比改造前后优势通道几何特征变化、全局阻力变化及等效渗透率增强倍数,量化渗流增强效应; S50:结合二氧化碳-矿物反应动力学参数,耦合流动-反应过程计算的矿化反应过程CO2运移流场和CO2浓度场,改变注入条件进行不同工况下多组模拟,基于优势渗流通道与等效渗透率张量,计算不同注入条件下的渗流增强效应与矿化反应速率的矿化封存增渗效果指标,建立矿化封存增渗效果的定量评价模型,实现封存效果预测和渗流增强效果评价。
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