碳酸鹽巖滲透率確定方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及油田開采技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及碳酸鹽巖滲透率確定方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于碳酸鹽巖儲(chǔ)層的孔洞、裂縫發(fā)育的研究中，目前對(duì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層的孔、洞、縫 微觀流動(dòng)研究的方法和認(rèn)識(shí)較少，主要采用常規(guī)的驅(qū)替實(shí)驗(yàn)、壓隸法等手段，很難精確，快 速求取巖屯、的相對(duì)滲透率。下面對(duì)驅(qū)替實(shí)驗(yàn)、壓隸法進(jìn)行說(shuō)明。
[0003] -、流動(dòng)規(guī)律研究中的微觀分析技術(shù)之一；驅(qū)替實(shí)驗(yàn)。
[0004] 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)是將巖屯、飽和鹽水，然后裝入巖巧夾持器，設(shè)置好流量，在所設(shè)置的流量 下測(cè)定巖巧入口端的壓力，并用量杯和秒表測(cè)其出口端流量；待壓力表數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，出口 流速穩(wěn)定時(shí)，記錄此時(shí)的壓力和流量，然后帶入達(dá)西公式，求得巖屯、滲透率。此方法簡(jiǎn)單，成 本低廉，是目前儲(chǔ)層滲流規(guī)律研究中的常用方法。該分析方法的不足是；時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程 容易出現(xiàn)誤差。具體如下：
[0005]1、利用驅(qū)替實(shí)驗(yàn)測(cè)定巖屯、滲透率，需要專業(yè)技術(shù)人±去判讀，對(duì)操作人員的技術(shù) 水平經(jīng)驗(yàn)依賴性大，儀器的精度會(huì)直接影響驅(qū)替結(jié)果的好壞；實(shí)際工作中，因操作人員、攝 像參數(shù)設(shè)置等的不同，分析結(jié)果可能存在差別；
[0006] 2、測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)。由于碳酸鹽巖連通性差、非均質(zhì)性很強(qiáng)，做一組驅(qū)替實(shí)驗(yàn)需要花費(fèi) 比較長(zhǎng)的時(shí)間，如出現(xiàn)差錯(cuò)，需要重新測(cè)定，同時(shí)，由于滲透率低，流量小，計(jì)量不準(zhǔn)也會(huì)造 成測(cè)試的誤差；
[0007] 3、驅(qū)替過(guò)程中，只能記錄一些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，時(shí)間和流量，不能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的觀察驅(qū)替的 過(guò)程，反映不出真實(shí)的流體的流動(dòng)規(guī)律。
[0008] 二、儲(chǔ)層研究中的微觀分析技術(shù)之一：壓隸法。
[0009] 常規(guī)壓隸法W毛細(xì)管束模型為基礎(chǔ)，假設(shè)多孔介質(zhì)由直徑大小不同的毛細(xì)管束組 成。將非潤(rùn)濕相的隸注入被抽空的巖樣空間中去時(shí)，一定要克服巖石孔隙系統(tǒng)對(duì)隸的毛細(xì) 管阻力。隸作為非潤(rùn)濕相，隸的注入過(guò)程中隸首先進(jìn)入較大的孔隙喉道中；隨著注入壓力不 斷增加，隸即不斷進(jìn)入較小的孔隙。巖樣的毛細(xì)管壓力與孔徑分布、孔隙體積分布、孔喉連 通關(guān)系、孔隙度、滲透率及流體飽和度等都有關(guān)。因此，利用毛管曲線可W分析不同滲透率 巖屯、的孔喉分布及滲透率貢獻(xiàn)率分布特征，探討滲透率、平均喉道半徑、分選系數(shù)等孔隙結(jié) 構(gòu)參數(shù)。
[0010] 壓隸法利用毛管曲線可W分析不同滲透率巖屯、的孔喉分布及滲透率貢獻(xiàn)率分布 特征，但有其不足在于：
[0011] 1、壓隸實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用的隸有毒，會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成危害；
[0012] 2、壓隸法得到的巖石的孔隙結(jié)構(gòu)特征，是一個(gè)平均參數(shù)，不能得到不同大小的孔 喉的定量分布特征；
[0013] 3、壓隸實(shí)驗(yàn)時(shí)，隸的注入過(guò)程中會(huì)對(duì)原來(lái)的孔隙及其內(nèi)部的粘±礦物等產(chǎn)生破 壞，反映不出真實(shí)的巖石孔隙結(jié)構(gòu)特征。注入壓力越高，該種影響越大；
[0014] 4、壓隸實(shí)驗(yàn)時(shí)，只能記錄一些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，不能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的觀察驅(qū)替的過(guò)程，反映不 出真實(shí)的流體的流動(dòng)規(guī)律。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種碳酸鹽巖滲透率確定方法，用W快速并準(zhǔn)確地確定碳酸鹽 巖滲透率，該方法包括：
[0016] 讀取碳酸鹽巖的CT掃描圖片；
[0017] 對(duì)碳酸鹽巖的CT掃描圖片進(jìn)行二值化處理，從二值化處理后的碳酸鹽巖的CT掃 描圖片中讀取碳酸鹽巖中多孔介質(zhì)的二值化圖像；
[0018] 根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸鹽巖的物理模型；
[0019] 對(duì)碳酸鹽巖的物理模型進(jìn)行物理場(chǎng)初始化、內(nèi)節(jié)點(diǎn)碰撞遷移及邊界點(diǎn)處理；
[0020] 根據(jù)處理后的碳酸鹽巖的物理模型，計(jì)算碳酸鹽巖的宏觀量；
[0021] 根據(jù)達(dá)西公式，W碳酸鹽巖的宏觀量求取碳酸鹽巖的滲透率。
[0022] -個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸鹽巖的物理模型，包括： 將所述多孔介質(zhì)的二值化圖像的圖片參數(shù)轉(zhuǎn)換為格子波爾茲曼參數(shù)。
[0023] -個(gè)實(shí)施例中，對(duì)碳酸鹽巖的物理模型進(jìn)行物理場(chǎng)初始化，包括：對(duì)碳酸鹽巖的物 理模型進(jìn)行密度和速度初始化。
[0024] -個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)處理后的碳酸鹽巖的物理模型，計(jì)算碳酸鹽巖的宏觀量，包 括；根據(jù)處理后的碳酸鹽巖的物理模型，計(jì)算碳酸鹽巖的密度、速度和壓力。
[00巧]
[0026] 一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸鹽巖的物理模型；對(duì)碳 酸鹽巖的物理模型進(jìn)行物理場(chǎng)初始化、內(nèi)節(jié)點(diǎn)碰撞遷移及邊界點(diǎn)處理；根據(jù)處理后的碳酸 鹽巖的物理模型，計(jì)算碳酸鹽巖的宏觀量；根據(jù)達(dá)西公式，W碳酸鹽巖的宏觀量求取碳酸鹽 巖的滲透率，包括：
[0027] 根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸鹽巖的格子波爾茲曼物理模型；LBGK 演化方程如下：
[0028]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳酸鹽巖滲透率確定方法，其特征在于，包括： 讀取碳酸鹽巖的CT掃描圖片； 對(duì)碳酸鹽巖的CT掃描圖片進(jìn)行二值化處理，從二值化處理后的碳酸鹽巖的CT掃描圖 片中讀取碳酸鹽巖中多孔介質(zhì)的二值化圖像； 根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸鹽巖的物理模型； 對(duì)碳酸鹽巖的物理模型進(jìn)行物理場(chǎng)初始化、內(nèi)節(jié)點(diǎn)碰撞迀移及邊界點(diǎn)處理； 根據(jù)處理后的碳酸鹽巖的物理模型，計(jì)算碳酸鹽巖的宏觀量； 根據(jù)達(dá)西公式，以碳酸鹽巖的宏觀量求取碳酸鹽巖的滲透率。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸 鹽巖的物理模型，包括：將所述多孔介質(zhì)的二值化圖像的圖片參數(shù)轉(zhuǎn)換為格子波爾茲曼參 數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)碳酸鹽巖的物理模型進(jìn)行物理場(chǎng)初始化， 包括：對(duì)碳酸鹽巖的物理模型進(jìn)行密度和速度初始化。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)處理后的碳酸鹽巖的物理模型，計(jì)算碳 酸鹽巖的宏觀量，包括：根據(jù)處理后的碳酸鹽巖的物理模型，計(jì)算碳酸鹽巖的密度、速度和 壓力。
5. 如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像 建立碳酸鹽巖的物理模型；對(duì)碳酸鹽巖的物理模型進(jìn)行物理場(chǎng)初始化、內(nèi)節(jié)點(diǎn)碰撞迀移及 邊界點(diǎn)處理；根據(jù)處理后的碳酸鹽巖的物理模型，計(jì)算碳酸鹽巖的宏觀量；根據(jù)達(dá)西公式， 以碳酸鹽巖的宏觀量求取碳酸鹽巖的滲透率，包括： 根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸鹽巖的格子波爾茲曼物理模型；LBGK演化 方程如下：
其中，i為格點(diǎn)位置；?為離散速度；t為時(shí)間；At為時(shí)間增量；ΧΡ + ζΔ/,Ζ + Δ?)為 t+At時(shí)刻的密度分布函數(shù)；為t時(shí)刻的密度分布函數(shù)；τ為松弛時(shí)間；為 平衡態(tài)分布函數(shù)；在LBGK模型中采用DnQb模型，η代表空間維數(shù)，b代表離散速度個(gè)數(shù)，平 衡態(tài)分布函數(shù)的統(tǒng)一形式如下：
其中，P為密度；Wi為權(quán)系數(shù)；c 3為聲速，4為離散速度單位矢量，離散速度5 =〃7,，粒 子迀移速率c = △ x/ △ t ; △ X為格子步長(zhǎng)；G為流速；在選擇權(quán)系數(shù)ω ^寸，使?jié)M足質(zhì) 量和動(dòng)量守恒，及各向同性約束：
P為壓力；I為壓力系數(shù)； DnQb模型選擇D2Q9模型，在D2Q9模型中，離散速度：
根據(jù)4 的對(duì)稱特點(diǎn)，假設(shè) ω。= TQ，O1= ω 2= ω 3= ω 4= T ρ ω5= ω 6= ω 7= ω 8 =Τ2, c = I ;TQ為t。時(shí)亥Ij的流體溫度；T $ t i時(shí)亥Ij的流體溫度；T 2為12時(shí)亥Ij的流體溫度； 將fr代入質(zhì)量、動(dòng)量守恒式及各向同性約束中，得到：
T為t時(shí)刻的流體溫度； 對(duì)于理想流體，壓力與速度無(wú)關(guān)，得到：
通過(guò)LB方程，求出流體宏觀流速，帶入達(dá)西方程，求得碳酸鹽巖滲透率。
6. -種碳酸鹽巖滲透率確定裝置，其特征在于，包括： 圖片讀取模塊，用于讀取碳酸鹽巖的CT掃描圖片； 圖片處理模塊，用于對(duì)碳酸鹽巖的CT掃描圖片進(jìn)行二值化處理，從二值化處理后的碳 酸鹽巖的CT掃描圖片中讀取碳酸鹽巖中多孔介質(zhì)的二值化圖像； 滲透率確定模塊，用于根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸鹽巖的物理模型；對(duì) 碳酸鹽巖的物理模型進(jìn)行物理場(chǎng)初始化、內(nèi)節(jié)點(diǎn)碰撞迀移及邊界點(diǎn)處理；根據(jù)處理后的碳 酸鹽巖的物理模型，計(jì)算碳酸鹽巖的宏觀量；根據(jù)達(dá)西公式，以碳酸鹽巖的宏觀量求取碳酸 鹽巖的滲透率。
7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述滲透率確定模塊具體用于： 在根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸鹽巖的物理模型時(shí)，將所述多孔介質(zhì)的二 值化圖像的圖片參數(shù)轉(zhuǎn)換為格子波爾茲曼參數(shù)。
8. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述滲透率確定模塊具體用于： 在對(duì)碳酸鹽巖的物理模型進(jìn)行物理場(chǎng)初始化時(shí)，對(duì)碳酸鹽巖的物理模型進(jìn)行密度和速 度初始化。
9. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述滲透率確定模塊具體用于： 在根據(jù)處理后的碳酸鹽巖的物理模型計(jì)算碳酸鹽巖的宏觀量時(shí)，計(jì)算碳酸鹽巖的密 度、速度和壓力。
10.如權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述滲透率確定模塊具體用 于： 根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸鹽巖的格子波爾茲曼物理模型；LBGK演化 方程如下：
其中，文為格點(diǎn)位置；？為離散速度；t為時(shí)間；△ t為時(shí)間增量；+ ξ.ΔΛ/ + Δ〇為 t+ Δ t時(shí)刻的密度分布函數(shù)；Z (i，/)為t時(shí)刻的密度分布函數(shù)；τ為松弛時(shí)間；(i，i)為 平衡態(tài)分布函數(shù)；在LBGK模型中采用DnQb模型，η代表空間維數(shù)，b代表離散速度個(gè)數(shù)，平 衡態(tài)分布函數(shù)的統(tǒng)一形式如下：
其中，P為密度Wi為權(quán)系數(shù)；c 3為聲速，ξ :為離散速度單位矢量，離散速度？, ， 粒子迀移速率c = △ χ/ △ t ; △ X為格子步長(zhǎng)；?為流速；在選擇權(quán)系數(shù)ω ^寸，使?jié)M足 質(zhì)量和動(dòng)量守恒，及各向同性約束：
根據(jù) ζ 的對(duì)稱特點(diǎn)，假設(shè) ω。= TQ，O1= ω 2= ω 3= ω 4= T p ω5= ω 6= ω 7= ω 8 =Τ2, c = I ;TQ為t。時(shí)亥Ij的流體溫度；T $ t i時(shí)亥Ij的流體溫度；T 2為12時(shí)亥Ij的流體溫度； 將代入質(zhì)量、動(dòng)量守恒式及各向同性約束中，得到：
T為t時(shí)刻的流體溫度； 對(duì)于理想流體，壓力與速度無(wú)關(guān)，得到：
通過(guò)LB方程，求出流體宏觀流速，帶入達(dá)西方程，求得碳酸鹽巖滲透率。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳酸鹽巖滲透率確定方法及裝置，該方法包括：讀取碳酸鹽巖的CT掃描圖片；對(duì)碳酸鹽巖的CT掃描圖片進(jìn)行二值化處理，從二值化處理后的碳酸鹽巖的CT掃描圖片中讀取碳酸鹽巖中多孔介質(zhì)的二值化圖像；根據(jù)所述多孔介質(zhì)的二值化圖像建立碳酸鹽巖的物理模型；對(duì)碳酸鹽巖的物理模型進(jìn)行物理場(chǎng)初始化、內(nèi)節(jié)點(diǎn)碰撞遷移及邊界點(diǎn)處理；根據(jù)處理后的碳酸鹽巖的物理模型，計(jì)算碳酸鹽巖的宏觀量；根據(jù)達(dá)西公式，以碳酸鹽巖的宏觀量求取碳酸鹽巖的滲透率。本發(fā)明可以快速并準(zhǔn)確地確定碳酸鹽巖滲透率。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104866706
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510172495
【發(fā)明人】鄧興梁, 董平川, 于紅楓, 張正紅, 董睿濤, 楊書, 吳子森, 鐘小葵
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月13日