基于球体颗粒堆积的过程重建方法技术

本发明专利技术提供一种基于球体颗粒堆积的过程重建方法，该基于球体颗粒堆积的过程重建方法包括：步骤1，根据实际岩石的颗粒统计特性，进行球体颗粒堆的堆积，得到颗粒的堆积体；步骤2，利用虚拟面压缩技术，将球体颗粒堆压实；步骤3，对压缩后的球体颗粒堆进行环状胶结物填充、沉积胶结物填充以及接触胶结物填充，使球体颗粒堆成岩；步骤4，基于成岩后的颗粒堆，构建背景网格，进行颗粒堆的统计。该基于球体颗粒堆积的过程重建方法准确反映真实多孔介质的超微观孔隙和各种不同的沉积过程导致的孔隙结构复杂程度，再现特定条件下的砂岩的颗粒的内在结构，可实现空间结构异性、润湿性异性的表征，对油藏开发具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
基于球体颗粒堆积的过程重建方法
本专利技术涉及油藏数值模拟理论研究、技术应用及油气田开发提高油藏采收率领域，特别是涉及到一种基于球体颗粒堆积的过程重建方法。
技术介绍
目前在渗流力学的研究领域中，传统达西方程只能对油藏流体的运动特征进行宏观表征，而无法实现在岩心孔隙尺度(微米级)上进行精细刻画。尽管渗流微观机理可以通过实验来定性研究，但仍主要停留在宏观尺度上，很多微观机理仍无法研究。因此，在孔隙级别上对多孔介质流体进行研究，建立一套可以准确描述微观渗流机理的理论体系，具有十分重要的意义。而数字岩心则是开展微观渗流机理研究的基础，对于基于数字岩心渗流规律的研究，需要构建数字岩心。通过文献调研来看，目前国外已有一些学者在这方面展开了一些研究工作，从研究结论来看，即数字岩心是用于孔隙级模拟的最佳介质。目前，构建数字岩心的方法主要有三种：切片组合法、X射线立体成像法和基于薄片分析的图像构建法。但由于真实多孔介质十分复杂，故所有孔隙级模拟均需基于可用来近似表征它的模型，且对于涉及一系列超微观孔隙和各种不同的沉积过程的复杂体系而言，目前的研究方法均难实现。研究准确构建数字岩心的方法，有助于深入开展微观渗流机理研究，为流体数值模拟研究奠定基础。为此我们专利技术了一种新的基于球体颗粒堆积的过程重建方法，解决了以上技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可以再现特定条件下的砂岩的颗粒的内在结构，可实现空间结构异性、润湿性异性的表征，为后期流动模拟过程奠定基础的基于球体颗粒堆积的过程重建方法。本专利技术的目的可通过如下技术措施来实现：基于球体颗粒堆积的过程重建方法，该基于球体颗粒堆积的过程重建方法包括：步骤1，根据实际岩石的颗粒统计特性，进行球体颗粒堆的堆积，得到颗粒的堆积体；步骤2，利用虚拟面压缩技术，将球体颗粒堆压实；步骤3，对压缩后的球体颗粒堆进行环状胶结物填充、沉积胶结物填充以及接触胶结物填充，使球体颗粒堆成岩；步骤4，基于成岩后的颗粒堆，构建背景网格，进行颗粒堆的统计。本专利技术的目的还可通过如下技术措施来实现：在步骤1中，根据实际岩石的颗粒统计特性，通过随机堆积策略和规则堆积策略得到颗粒堆，针对球体的颗粒实现球体颗粒堆积过程的模拟，模拟中颗粒之间的接触力采用离散单元方法，模拟过程中考虑到颗粒的刚度差异。在步骤1中，对任意一定尺度分布的颗粒进行堆积，形成特定形态分布的堆积体，所述特定形态分布包括：对数正态分布、均一分布、韦布尔分布、单一分布，在给定颗粒分布的前提下，向任意复杂区域内填充球体颗粒，实现任意复杂区域内的颗粒堆积。在步骤1中，根据颗粒材料的粒度分布、颗粒材料的弹性模量、颗粒材料的泊松比、堆积区域的几何结构，指定颗粒堆积区域以及颗粒的尺度分布特征，对特定区域内进行颗粒堆积。在步骤2中，利用虚拟面压缩技术实现球体颗粒堆的等距离压缩和等力量压缩，同时在压缩过程中考虑颗粒之间的接触力，颗粒与颗粒之间的摩擦力以及颗粒与虚拟面的接触力，同时考虑颗粒群的平移和旋转，将颗粒堆压实。在步骤2中，通过对颗粒间的接触点的个数来检测是否已经完全压实，对于2维而言，颗粒间的平均接触点为4.5个，颗粒完全压实，而对于3维而言，颗粒间的平均接触点为6个。步骤3包括了接触胶接、环边胶接和沉积胶接，其中，接触胶接是通过在颗粒接触点增加胶结物实现调节孔隙结构，使得颗粒的孔喉比增加；环边胶接是通过直接增加颗粒表面覆盖层的厚度来完成，孔喉比在操作过程中维持不变；沉积交接是通过向孔隙中增加胶结物来实现调节孔隙结构，减小孔喉比。在步骤4中，基于成岩后的颗粒堆，构建背景网格，对每个网格格点的位置信息、孔喉信息进行统计，完成对孔喉比、配位数、孔喉分布特征的求取，得到针对构建岩心的统计特性。本专利技术中的基于球体颗粒堆积的过程重建方法，通过模拟真实沉积过程建立三维砂岩内在孔隙结构，准确反映真实多孔介质的超微观孔隙和各种不同的沉积过程导致的孔隙结构复杂程度。再现特定条件下的砂岩的颗粒的内在结构，可实现空间结构异性、润湿性异性的表征。本专利技术在微观数值模拟研究，尤其是微观油水运动数值模拟研究中具有重要的作用，对油藏开发具有重要的意义。附图说明图1为本专利技术的一具体实施例中自动化填充颗粒示意图；图2为本专利技术的一具体实施例中颗粒堆积体示意图；图3为本专利技术的一具体实施例中孔隙度0.3，平均孔喉比2:1时成岩后的孔隙分布示意图；图4为本专利技术的一具体实施例中孔隙度0.3，平均孔喉比6:1时成岩后的孔隙分布示意图图5为本专利技术的基于球体颗粒堆积的过程重建方法的一具体实施例的流程图。具体实施方式为使本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。如图5所示，图5为本专利技术的基于球体颗粒堆积的过程重建方法的流程图。步骤101，进行球体颗粒堆的堆积。根据实际岩石的颗粒统计特性(比如颗粒的尺度分布)通过随机堆积策略和规则堆积策略得到颗粒堆，针对球体的颗粒实现球体颗粒堆积过程的模拟，模拟中颗粒之间的接触力采用离散单元方法，模拟过程中考虑到颗粒的刚度差异。在一实施例中，对任意一定尺度分布的颗粒进行堆积，形成特定形态的堆积体。目前支持的分布包括：对数正态分布、均一分布、韦布尔分布(Weibull分布)、单一分布，在给定颗粒分布的前提下，可以向任意复杂区域内填充球体颗粒，可实现任意复杂区域内的颗粒堆积。该步骤需要输入的参数包括：颗粒材料的粒度分布、颗粒材料的弹性模量、颗粒材料的泊松比、堆积区域的几何结构。输出为颗粒的堆积体。要对特定区域内进行颗粒堆积，需要指定颗粒堆积区域以及颗粒的尺度分布特征，并通过颗粒自动化堆积程序，完成颗粒的堆积过程。步骤102，将球体颗粒堆压实。利用虚拟面压缩技术实现球体颗粒堆的等距离压缩和等力量压缩过程。同时在压缩过程中考虑颗粒之间的接触力，颗粒与颗粒之间的摩擦力以及颗粒与虚拟面的接触力等，同时考虑颗粒群的平移和旋转等。最终实现压实颗粒堆。在一实施例中，在步骤101输出颗粒堆积体上进一步处理，实现颗粒的压实操作。压实过程可以调节颗粒的配位数以及颗粒的孔隙度，整个压实过程是自动完成的，通过对颗粒间的接触点的个数来检测是否已经完全压实。一般而言，对于2维而言，颗粒间的平均接触点为4.5个，颗粒完全压实，而对于3维而言，颗粒间的平均接触点为6个。步骤103，使球体颗粒堆成岩。对压缩后的球体颗粒堆进行环状胶结物填充、沉积胶结物填充以及接触胶结物填充过程实现了颗粒堆的成岩过程模拟。该过程能够对孔隙结构进行调整，实现特定孔喉比。在一实施例中，该步骤包括成岩模式操作，分别为接触胶接、环边胶接和沉积胶接。接触胶接过程，通过在颗粒接触点增加胶结物实现调节孔隙结构的目的，最终效果是颗粒的孔喉比增加。环边胶接过程，通过直接增加颗粒表面覆盖层的厚度来完成，孔喉比在实际的操作过程中基本维持不变。沉积交接是通过向孔隙中增加胶结物来实现调节孔隙结构的目的，最终效果是减小孔喉比。本软件可通过胶结物控制参数来增加胶结物，从而实现调节孔隙结构的目的。步骤104，进行颗粒堆的统计。基于成岩后的颗粒堆，构建背景网格，对每个网格格点的位置信息、孔喉信息进行统计，最终实现孔喉比、配位数、孔喉分布特征进行求取。最终得到针对构建岩心的统计特性。在一实施例中，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于球体颗粒堆积的过程重建方法，其特征在于，该基于球体颗粒堆积的过程重建方法包括：步骤1，根据实际岩石的颗粒统计特性，进行球体颗粒堆的堆积，得到颗粒的堆积体；步骤2，利用虚拟面压缩技术，将球体颗粒堆压实；步骤3，对压缩后的球体颗粒堆进行环状胶结物填充、沉积胶结物填充以及接触胶结物填充，使球体颗粒堆成岩；步骤4，基于成岩后的颗粒堆，构建背景网格，进行颗粒堆的统计。

【技术特征摘要】
1.基于球体颗粒堆积的过程重建方法，其特征在于，该基于球体颗粒堆积的过程重建方法包括：步骤1，根据实际岩石的颗粒统计特性，进行球体颗粒堆的堆积，得到颗粒的堆积体；步骤2，利用虚拟面压缩技术，将球体颗粒堆压实；步骤3，对压缩后的球体颗粒堆进行环状胶结物填充、沉积胶结物填充以及接触胶结物填充，使球体颗粒堆成岩；步骤4，基于成岩后的颗粒堆，构建背景网格，进行颗粒堆的统计。2.根据权利要求1所述的基于球体颗粒堆积的过程重建方法，其特征在于，在步骤1中，根据实际岩石的颗粒统计特性，通过随机堆积策略和规则堆积策略得到颗粒堆，针对球体的颗粒实现球体颗粒堆积过程的模拟，模拟中颗粒之间的接触力采用离散单元方法，模拟过程中考虑到颗粒的刚度差异。3.根据权利要求2所述的基于球体颗粒堆积的过程重建方法，其特征在于，在步骤1中，对任意一定尺度分布的颗粒进行堆积，形成特定形态分布的堆积体，所述特定形态分布包括：对数正态分布、均一分布、韦布尔分布、单一分布，在给定颗粒分布的前提下，向任意复杂区域内填充球体颗粒，实现任意复杂区域内的颗粒堆积。4.根据权利要求2所述的基于球体颗粒堆积的过程重建方法，其特征在于，在步骤1中，根据颗粒材料的粒度分布、颗粒材料的弹性模量、颗粒材料的泊松比、堆积区域的几何结构，指定颗粒堆积区域以...

【专利技术属性】
技术研发人员：于春磊，张以根，苏军伟，孙志刚，张民，赵莹莹，贾丽华，王曦，孙宝泉，孙强，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37