煤层孔隙水赋存形态分析方法及装置、设备、存储介质

本申请属于孔隙水形态分析，更具体地说，是涉及一种煤层孔隙水赋存形态分析方法及装置、设备、存储介质。

背景技术：

1、煤层孔隙水的赋存形态、分布规律与动态运移特征，是影响煤层气吸附、解吸、扩散及渗流过程的核心因素，直接决定煤层气储层产能评价、高效开发及储层保护效果。煤层气储层为典型的多矿物复合多孔介质，内部包含黏土矿物、石英、长石、碳酸盐等多种矿物组分，不同矿物的微观孔隙结构、表面理化性质存在显著差异，对孔隙水的吸附束缚、导流运移作用截然不同，多矿物耦合作用是调控煤层孔隙水赋存演化的核心机制。

2、现有相关研究对于煤层孔隙水空间分布、赋存形态的分析大多停留在可视化定性描述层面，仅能依靠分子模拟输出的密度云图、分子排布快照直观区分水大致聚集区域与分散区域，与此同时，甲烷作为煤层气主要流体组分，会持续与水分子在矿物孔隙表面发生竞争吸附，导致难以确定煤层孔隙水的赋存形态。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种煤层孔隙水赋存形态分析方法及装置、设备、存储介质，以确定煤层孔隙水的赋存形态。

2、本申请实施例的第一方面，提供了一种煤层孔隙水赋存形态分析方法，包括：

3、获取在对目标煤样进行实验之后得到的目标煤样中的各个矿物组分和各个矿物组分的孔径分布，以及，获取目标煤样对应的目标矿物耦合模型；目标矿物耦合模型采用横向单一的矿物层堆叠方式构建；

4、针对每一矿物组分，确定该矿物组分的界面润湿性权重系数，以及，基于该矿物组分的孔径分布确定该矿物组分的孔隙等效孔径；界面润湿性权重系数用于表征对应的矿物组分的矿物晶格表面的固有水吸附能力；

5、向目标矿物耦合模型中投放甲烷分子及水分子，以使得目标矿物耦合模型进行分子动力学模拟演化，并获取演化过程中各个时刻的水分子的位置和各个时刻的甲烷分子在各个矿物组分表面的吸附位点的占位率；

6、针对每一被投放的水分子，基于各个矿物组分的界面润湿性权重系数、各个矿物组分的孔隙等效孔径、在各个时刻时该水分子的位置、各个时刻的甲烷分子在各个矿物组分表面的吸附位点的占位率，确定该水分子对应的单水分子动态束缚强度指数；基于单水分子动态束缚强度指数以及各个矿物组分确定该水分子的赋存形态；单水分子动态束缚强度指数用于表征对应的水分子在各个时刻受到各个矿物组分的束缚程度。

7、本申请实施例的第二方面，提供了一种煤层孔隙水赋存形态分析装置，包括：

8、数据获取模块，用于获取在对目标煤样进行实验之后得到的目标煤样中的各个矿物组分和各个矿物组分的孔径分布，以及，获取目标煤样对应的目标矿物耦合模型；目标矿物耦合模型采用横向单一的矿物层堆叠方式构建；

9、矿物组分特征确定模块，用于针对每一矿物组分，确定该矿物组分的界面润湿性权重系数，以及，基于该矿物组分的孔径分布确定该矿物组分的孔隙等效孔径；界面润湿性权重系数用于表征对应的矿物组分的矿物晶格表面的固有水吸附能力；

10、模拟演化模块，用于向目标矿物耦合模型中投放甲烷分子及水分子，以使得目标矿物耦合模型进行分子动力学模拟演化，并获取演化过程中各个时刻的水分子的位置和各个时刻的甲烷分子在各个矿物组分表面的吸附位点的占位率；

11、赋存形态确定模块，用于针对每一被投放的水分子，基于各个矿物组分的界面润湿性权重系数、各个矿物组分的孔隙等效孔径、在各个时刻时该水分子的位置、各个时刻的甲烷分子在各个矿物组分表面的吸附位点的占位率，确定该水分子对应的单水分子动态束缚强度指数；基于单水分子动态束缚强度指数以及各个矿物组分确定该水分子的赋存形态；单水分子动态束缚强度指数用于表征对应的水分子在各个时刻受到各个矿物组分的束缚程度。

12、本申请实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的煤层孔隙水赋存形态分析方法的步骤。

13、本申请实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的煤层孔隙水赋存形态分析方法的步骤。

14、本申请实施例提供的煤层孔隙水赋存形态分析方法及装置、设备、存储介质的有益效果在于：

15、本实施例基于煤样实测矿物组分、孔径分布搭建横向单一矿物分层堆叠耦合模型，解决不同矿物孔隙结构、表面理化性质差异带来的模拟失真问题。其次，本实施例引入界面润湿性权重系数、孔隙等效孔径量化不同矿物固有吸水能力与孔隙受限效应，同步采集分子动力学时序水分子位置、甲烷吸附位点占位率，并在分析中考虑了多矿物本征属性、孔隙空间效应、甲烷竞争吸附等微观作用，通过单水分子动态束缚强度指数实现单分子、时序定量量化矿物对水分子的束缚强弱，可自动化判定孔隙水的赋存形态。

1.一种煤层孔隙水赋存形态分析方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的煤层孔隙水赋存形态分析方法，其特征在于，针对演化过程中的每一时刻，基于各个矿物组分的界面润湿性权重系数、所述各个矿物组分的孔隙等效孔径、在该时刻时该水分子的位置、该时刻的甲烷分子在各个矿物组分表面的吸附位点占位率，确定该水分子在该时刻对应的单水分子动态束缚强度指数，包括：

3.如权利要求2所述的煤层孔隙水赋存形态分析方法，其特征在于，所述基于各个矿物组分的界面润湿性权重系数、所述距离衰减因子、所述受限力场叠加因子、以及所述竞争扰动因子确定该水分子在该时刻对应的单水分子动态束缚强度指数的过程，基于如下公式实现：

4.如权利要求1所述的煤层孔隙水赋存形态分析方法，其特征在于，所述基于该水分子的对应的单水分子动态束缚强度指数以及所述各个矿物组分确定所述该水分子的赋存形态，包括：

5.如权利要求4所述的煤层孔隙水赋存形态分析方法，其特征在于，所述水分子赋存形态划分阈值中包括：针对每一矿物组分的第一划分阈值和第二划分阈值，所述第一划分阈值用于划分吸附水和薄膜水；所述第二划分阈值用于划分薄膜水和自由水；

6.如权利要求5所述的煤层孔隙水赋存形态分析方法，其特征在于，确定所述第一划分基准和第二划分基准的过程包括：

7.如权利要求1所述的煤层孔隙水赋存形态分析方法，其特征在于，所述目标矿物耦合模型的构建过程包括：

8.一种煤层孔隙水赋存形态分析装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。