一种采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法技术

本发明专利技术涉及一种采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法，其包括如下步骤：a.采用波尔兹曼网格法模拟岩心多孔介质的物理模型；b.对该岩心多孔介质的物理模型进行物理场初始化及边界处理，该边界处理采用镜像边界作为波尔兹曼网格法的边界条件，以获得模拟区域及与该模拟区域具有相同构型的若干镜像区域；c.在该模拟区域内使用质量力驱使流体流动；d.根据处理后的该岩心多孔介质的物理模型，计算该模拟区域内的密度分布函数；及e. 根据该质量力和该密度分布函数模拟计算该岩心渗透率。上述方法不仅提高了岩心渗透率计算的准确度，还缩短了该岩心渗透率的计算时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法。
技术介绍
岩石的孔隙度、渗透率和含油饱和度在油气储量评估中至关重要，其数据准确性会直接影响到油气资源的储量评估，甚至油气公司的股价与金融借贷能力等。目前，岩心特征参数的传统测试方法是通过实验室直接测量获得，虽然测试的结果准确度高，但是存在测试费用高、耗时长等问题。尤其是对于低渗透油藏，准确测量岩心渗透率可能需要几天甚至数月。数字岩心模拟是当前石油天然气勘探开发领域的最新前沿技术之一。目前采用数字岩心模拟计算岩石渗透率主要有三种方法：孔隙网格法、有限元法和波尔兹曼网格法（Lattice Boltzmann Method, LBM）。采用孔隙网络法进行岩石渗透率模拟（Evaluation Of The Reliability Of Prediction Of Petrophysical Data Through Imagery And Pore Network Modelling, PETROPHYSICS, 50(4), 322-334,2009），其渗透率测量的准确性很大程上受制于岩石孔隙结构的简化。有限元法对流体在岩石三维多孔介质几何模型进行数值模拟，即对流体在孔道中微观流动的不可压缩方程N-S方程进行求解，得到流体流动的速度场和压力分布场，从而可计算得到岩心渗透率（一种低渗透储层原油边界层的模拟方法，申请号：201410665585.9），虽然其模拟计算速度快，但其模拟方法复杂。采用波尔兹曼网格法进行岩石渗透率计算，通常设置流入和流出的密度分布函数差来产生压降以驱使流体流动，并使用循环边界条件（Pressure boundary condition of the lattice Boltzmann method for fully developed periodic flows. J Zhang，DY Kwok, Physical Review E, 2006, 73(2)），然模拟体积小于岩石实际被扫描体积，计算结果对于被测岩石所在油气储层渗透率的代表性有限。综上，现有的岩石渗透率模拟计算方法存在计算准确性不高、计算耗时长、模拟方法复杂以及计算结果代表性有限等问题。
技术实现思路
鉴于以上内容，有必要提供一种准确、快速的采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法。一种采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法，其包括如下步骤：a.采用波尔兹曼网格法模拟岩心多孔介质的物理模型；b.对该岩心多孔介质的物理模型进行物理场初始化及边界处理，该边界处理采用镜像边界作为波尔兹曼网格法的边界条件，以获得模拟区域及与该模拟区域具有相同构型的若干镜像区域；c.在该模拟区域内使用质量力驱使流体流动；d.根据处理后的该岩心多孔介质的物理模型，计算该模拟区域内的密度分布函数；及e. 根据该质量力和该密度分布函数模拟计算该岩心渗透率。在模拟岩心多孔介质的物理模型之前还包括扫描岩心样品，并获取岩心多孔介质的横截面的二维图像，以及将该岩心多孔介质的横截面的二维图像转换为波尔兹曼网格参数，并根据该波尔兹曼网格参数建立该岩心多孔介质的物理模型。该岩心渗透率的计算公式为：，其中，k表示为渗透率，F表示为质量力，fi表示为密度分布函数，ei表示为速度函数，为弛豫时间，∆x表示为扫描分辨率。该物理场初始化包括对该密度函数、该质量力和该弛豫时间进行初始化。该质量力的范围为0.001-0.01N。该模拟区域内设有i个网格，每一网格具有不同的密度分布函数，将每一网格的密度分布函数进行计算并叠加，以得到该模拟区域内的流体流速。该模拟区域内的第i网格的密度分布函数是通过相邻网格的密度分布函数计算得到，并表示为fi=f(fi-1, fi+1)，其中，n≧ i ≧1。在流动方向上，使用该模拟区域内的第n-1网格（或第2网格）的密度分布函数计算该镜像区域内的未知的第n+1网格（或第0网格）的密度分布函数，垂直该流体流动的方向上，使用已知的该模拟区域内的第n-1网格（或第2网格）的密度分布函数代替该镜像区域内的未知的第n+1网格（或第0网格）的密度分布函数，其中，该模拟区域内的第n-1（或第2网格）网格与该镜像区域内的第n+1（或第0网格）网格呈镜像分布。该采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法，还包括将该模拟区域内的每一网格的密度分布函数进行流速计算并叠加，以得到该模拟区域内的流速，并用于该岩心渗透率的计算。与该模拟区域边界相邻的镜像区域和该模拟区域呈镜像分布。相较现有技术，上述采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法，通过使用镜像边界作为波尔兹曼网格法的边界条件，以获得与模拟区域具有相同构型的镜像区域，并根据该模拟区域内的密度分布函数和质量力模拟计算，以求得岩心渗透率。本专利技术采用镜像边界为边界条件，其能够保持流体流动始终畅通。此外，采用质量力驱动流体流动，能够使流体流动快速达到平衡。因此，本专利技术的采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法不仅能够提高岩心渗透率计算的准确率，还能够缩短模拟计算的时间。附图说明图1是本专利技术的一较佳实施例的采用模拟岩心模拟计算岩心渗透率的流程图。图2是现有的波尔兹曼网格法采用循环边界条件的示意图。图3是本专利技术的一较佳实施例的波尔兹曼网格法采用镜像边界条件的示意图。图4是图2中的网格采用波尔兹曼网格法设置压降驱使流动的示意图。图5是图3中的网格采用波尔兹曼网格法设置质量力驱使流动的示意图。主要元件符号说明步骤S10，S20，S30，S40，S50，S60，S70如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式请参阅图1，本专利技术的一较佳实施例的采用模拟岩心模拟计算岩心渗透率的方法，其包括以下步骤：S10、扫描岩心样品，并获得岩心多孔介质的横截面的二维图像。在本实施例中，该扫描采用微计算机断层扫描技术（micro computed tomography，Micro-CT）进行扫描。可以理解的，该Micro-CT扫描的分辨率的范围为0.5微米至3微米，该扫描后的岩心样品选取有效物理体积的范围为1毫米x 1毫米x 1毫米至1毫米x 1毫米x 3毫米。在本实施例中，该Micro-CT扫描的分辨率为3微米，该扫描后的岩心样品选取有效物理体积为1毫米x 1毫米x 3毫米。本领域技术人员能够理解的，该岩心样品的Micro-CT扫描图像是由该岩心样品图像和黑色背景组成的灰度图像，由于该岩心样品图像的灰度值与背景灰度值有明显差异。因此，对Micro-CT扫描图像进行二值化处理，可以得到相应的二值图像，并且可以进一步读取该岩心样品的横截面的二维图像。S20、三维重构该岩心样品的横截面的二维图像，并读取表征该岩心多孔介质的参数。可以理解的，三维重构该岩心样品的横截面的二维图像是为了获得该岩心多孔介质的三维结构的数字文件。进一步的，图像识别并分辨该岩心样品的三维结构的数字文件，以读取表征该岩心多孔介质的参数。表征该岩心多孔介质的参数包括基质和孔隙度。本领域技术人员能够理解的，该基质例如是，但不局限于中孔中渗岩心。该基质还可选用低孔低渗岩心、中孔低渗岩心、高孔高渗岩心等。在本实施例中，该基质为中孔中渗岩心，该孔隙度为11.8%。可以理解的，三维重构该岩心多孔介质的横截面的二维图像是为了将所述该岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法，其包括如下步骤：a.采用波尔兹曼网格法模拟岩心多孔介质的物理模型；b.对该岩心多孔介质的物理模型进行物理场初始化及边界处理，该边界处理采用镜像边界作为波尔兹曼网格法的边界条件，以获取模拟区域及与该模拟区域具有相同构型的若干镜像区域；c.在该模拟区域内使用质量力驱使流体流动；d.根据处理后的该岩心多孔介质的物理模型，计算该模拟区域内的密度分布函数；及e. 根据该质量力和该密度分布函数模拟计算该岩心渗透率。

【技术特征摘要】
1.一种采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法，其包括如下步骤：a.采用波尔兹曼网格法模拟岩心多孔介质的物理模型；b.对该岩心多孔介质的物理模型进行物理场初始化及边界处理，该边界处理采用镜像边界作为波尔兹曼网格法的边界条件，以获取模拟区域及与该模拟区域具有相同构型的若干镜像区域；c.在该模拟区域内使用质量力驱使流体流动；d.根据处理后的该岩心多孔介质的物理模型，计算该模拟区域内的密度分布函数；及e. 根据该质量力和该密度分布函数模拟计算该岩心渗透率。2.如权利要求1所述的采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法，其特征在于：在模拟岩心多孔介质的物理模型之前还包括扫描岩心样品，并获取岩心多孔介质的横截面的二维图像，以及将该岩心多孔介质的横截面的二维图像转换为波尔兹曼网格参数，并根据该波尔兹曼网格参数建立该岩心多孔介质的物理模型。3.如权利要求1所述的采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法，其特征在于：该岩心渗透率的计算公式为：，其中，k表示为渗透率，F表示为质量力，fi表示为密度分布函数，ei表示为速度函数，为弛豫时间，∆x表示为扫描分辨率。4.如权利要求3所述的采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法，其特征在于：该物理场初始化包括对该密度函数、该质量力和该弛豫时间进行初始化。5.如权利要求1所述的采用数字岩心模拟计算岩心渗透率的方法，其特征在于：该质量力的范围为0.001-0.01N。...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙威，昝成，
申请(专利权)人：龙威，昝成，
类型：发明
国别省市：广东;44