一种页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法技术

本公开提供了一种页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法，包括：获得多种尺度介质各自的渗透率和跨尺度窜流因子；在已构建的多尺度不同介质模型中输入多种尺度介质对应的多个所述渗透率，输出多种尺度介质的各自单元体流动场；在已构建的介观至宏观尺度升级模型中输入多种尺度介质对应的多个所述渗透率和多个所述跨尺度窜流因子，所述介观至宏观尺度升级模型对所述渗透率和所述跨尺度窜流因子驱动得到尺度升级数据；利用所述尺度升级数据和所述单元体流动场基于目标最小二乘范数求解最优估计目标，根据最优估计目标得到宏观尺度介质和属性。本公开基于页岩油藏多尺度介质孔缝特征与流动机理，建立多重介质模型宏观渗透率参数场，为多重介质模型数值模拟提供输入。输入。输入。

【技术实现步骤摘要】
一种页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法


[0001]本公开涉及页岩油渗透率计算领域，尤其涉及一种页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法。

技术介绍

[0002]页岩油为原生原储型油气藏，储集空间为纳微米孔隙为主，总体上可分为有机质孔和无机质孔两大类型，其中又可进一步细分为不同子类。实验和模拟研究表明，不同储集空间的尺度跨度大，多相流体流动规律也有较大差异，目前对页岩油藏多尺度传质表征方法适用性尚没有统一的认识。
[0003]多尺度介质间传质参数的确定是开展页岩油藏数值模拟的一个难题。页岩孔渗极低，常规实验方法很难获得准确的渗透率等参数。例如，当前页岩渗透率实验存在驱替压差大、流速稳定时间长、流量过小难以精确测量等。许多学者基于数字岩心以及格子玻尔兹曼(LatticeBoltzman Method，LBM)或分子模拟(Molecular Dynamics，MD)等直接模拟方法，研究并得到页岩固有和表观渗透率等特征参数。Ma等人基于页岩岩心扫描等实验数据，总结了不同基质孔隙分布模式，利用多点统计学方法建立介观(mm级)特征参数模型。基于微观结构数字模型，Germanou等人对比了Brinkman和Boltzmann等不同流动方程，总结了不同方程的适应性，并建立了从微观尺度计算岩石渗透率的流程。Bohacs等人通过微观储集类型与油气赋存状态的分类研究发现，游离态页岩油主要赋存于粒间孔、粒内孔和多成因裂缝等储集空间，吸附态页岩油主要赋存于矿物颗粒和干酪根表面，此外粒内孔虽然占据了相当一部分孔隙比例，但是一般不构成大规模流动通道。
[0004]上述方法获得的渗透率是页岩油藏介观渗透率，将介观渗透率这一参数直接应用于宏观流动模拟中存在一定的不适应性。针对此，许多学者提出了介观到宏观的参数尺度升级方法，但是得到的宏观渗透率是多尺度孔隙综合属性，如何并基于多重介质模型的尺度升级方法还有待进一步完善。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例提供一种页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法，建立多重介质模型宏观渗透率参数场，为多重介质模型数值模拟提供输入。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
[0007]一种页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法，包括：
[0008]获得多种尺度介质各自的渗透率和跨尺度窜流因子；
[0009]在已构建的多尺度不同介质模型中输入多种尺度介质对应的多个所述渗透率，输出多种尺度介质的各自单元体流动场；
[0010]在已构建的介观至宏观尺度升级模型中输入多种尺度介质对应的多个所述渗透率和多个所述跨尺度窜流因子，所述介观至宏观尺度升级模型对所述渗透率和所述跨尺度窜流因子驱动得到尺度升级数据；
[0011]利用所述尺度升级数据和所述单元体流动场基于目标最小二乘范数求解最优估计目标，根据最优估计目标得到宏观尺度介质和属性。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述获得多种尺度介质各自的渗透率和跨尺度窜流因子，包括：
[0013]获取页岩油藏不同尺度介质中多种介质各自孔隙的迂曲度和体积分数，根据多种介质各自的所述迂曲度和多种介质各自的所述体积分数计算每种介质各自的渗透率；
[0014]获取页岩油藏介观尺度介质中介观表征单元体特征长度，根据不同尺度孔隙介质占比和不同尺度介质的非均质性确定不同介质间非均质系数；
[0015]根据所述介观表征单元体特征长度和所述不同介质间非均质系统得到跨尺度窜流因子。
[0016]在一种可能的实现方式中，所述不同尺度孔隙介质占比通过下述方式获得：
[0017]获取页岩油藏不同尺度介质中每种介质的孔隙度，根据所述孔隙度计算所述不同尺度孔隙介质占比；
[0018]介观表征体中，不同介质孔隙体积分数分别为则所述不同尺度孔隙介质占比采用下述公式(1)分别为：
[0019]φ
m
＝φ
t
χ
m
ꢀꢀ
(1)
[0020]其中，φ
t
为孔隙度；χ
m
满足
[0021]在一种可能的实现方式中，根据多种介质各自的所述迂曲度和多种介质各自的所述体积分数计算每种介质各自的渗透率，包括：
[0022]引入解析关系公式(2)计算不同介质的渗透率；
[0023][0024]其中，ξ
m
是介质m中连通孔隙的占比，χ
m
是介质m的体积分数，τ
m
是介质m的孔隙迂曲度，k
I
是介观固有渗透率；
[0025]所述介观固有渗透率是有机孔
‑
无机孔
‑
页理缝多尺度孔隙的综合属性参数。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述多尺度不同介质模型的构建方法包括：
[0027]构建并训练介质模型以提高介质模型使用准确度；
[0028]在介质模型中引入达西公式(3)得到单元体流动场；
[0029][0030]式中，K为渗透率，λ
p
为相流度，P
p
为相压力，g为重力加速度，D为垂向深度，p为流体相，u
p
为流速；
[0031]介观尺度介质保持同一属性，达西公式(3)得到介观尺度单元体流动场，通过周期边界条件生成宏观多重介质单元体的流动场，宏观尺度流动场由达西公式(3)中介观参数替换成宏观参数之后获得。
[0032]在一种可能的实现方式中，所述多种尺度介质包括：宏观尺度有机介质、宏观尺度粒内介质、宏观尺度粒间介质、介观尺度有机介质、介观尺度粒内介质、介观尺度粒间介质。
[0033]在一种可能的实现方式中，所述介观至宏观尺度升级模型的构建方法包括：
[0034]构建并训练尺度升级模型以提高尺度升级模型使用准确度；
[0035]在尺度升级模型中引入尺度升级多参数最优估计目标函数；
[0036]所述尺度升级多参数最优估计目标函数的输入为介观渗透率和介质间窜流因子，输出为宏观网格单元渗透率与宏观网格单元窜流因子。
[0037]在一种可能的实现方式中，所述尺度升级多参数最优估计目标函数的建立过程包括：
[0038]渗透率k由κ(x)＝cψ(x)描述的空间函数，其中c∈R
N
是参数向量，ψ(x)是场空间的N维实数基向量；
[0039]参考数据y∈R
M
，令x(c)由所述介观至宏观尺度升级模型驱动得到的数据；
[0040]所述尺度升级多参数最优估计目标函数中尺度升级的目标是在公式(4)限定条件下，寻找合适的c，使得与参考数据相比计算数据x(c)的偏差最小，即：
[0041]min{norm[y
‑
x(c)])
ꢀꢀ
(4)
[0042]选取入口流量/出口流量Q
m
以及介质间窜流量Q
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法，其特征在于，包括：获得多种尺度介质各自的渗透率和跨尺度窜流因子；在已构建的多尺度不同介质模型中输入多种尺度介质对应的多个所述渗透率，输出多种尺度介质的各自单元体流动场；在已构建的介观至宏观尺度升级模型中输入多种尺度介质对应的多个所述渗透率和多个所述跨尺度窜流因子，所述介观至宏观尺度升级模型对所述渗透率和所述跨尺度窜流因子驱动得到尺度升级数据；利用所述尺度升级数据和所述单元体流动场基于目标最小二乘范数求解最优估计目标，根据最优估计目标得到宏观尺度介质和属性。2.根据权利要求1所述的页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法，其特征在于，所述获得多种尺度介质各自的渗透率和跨尺度窜流因子，包括：获取页岩油藏不同尺度介质中多种介质各自孔隙的迂曲度和体积分数，根据多种介质各自的所述迂曲度和多种介质各自的所述体积分数计算每种介质各自的渗透率；获取页岩油藏介观尺度介质中介观表征单元体特征长度，根据不同尺度孔隙介质占比和不同尺度介质的非均质性确定不同介质间非均质系数；根据所述介观表征单元体特征长度和所述不同介质间非均质系统得到跨尺度窜流因子。3.根据权利要求2所述的页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法，其特征在于，所述不同尺度孔隙介质占比通过下述方式获得：获取页岩油藏不同尺度介质中每种介质的孔隙度，根据所述孔隙度计算所述不同尺度孔隙介质占比；介观表征体中，不同介质孔隙体积分数分别为则所述不同尺度孔隙介质占比采用下述公式(1)分别为：φ
m
＝φ
t
χ
m
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，φ
t
为孔隙度；χ
m
满足4.根据权利要求2所述的页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法，其特征在于，根据多种介质各自的所述迂曲度和多种介质各自的所述体积分数计算每种介质各自的渗透率，包括：引入解析关系公式(2)计算不同介质的渗透率；其中，ξ
m
是介质m中连通孔隙的占比，χ
m
是介质m的体积分数，τ
m
是介质m的孔隙迂曲度，k
I
是介观固有渗透率；所述介观固有渗透率是有机孔
‑
无机孔
‑
页理缝多尺度孔隙的综合属性参数。5.根据权利要求1所述的页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级方法，其特征在于，所述多尺度不同介质模型的构建方法包括：构建并训练介质模型以提高介质模型使用准确度；
在介质模型中引入达西公式(3)得到单元体流动场；式中，K为渗透率，λ
p
为相流度，P
p
为相压力，g为重力加速度，D为垂向深度，p为流体相，u
p
为流速；介观尺度介质保持同一属性，达西公式(3)得到介观尺度单元体流动场，通过周期边界条件生成宏观多重介质单元体的流动场，宏观尺度流动场由达西公式(3)中介观参数替换成宏观参数之后获得。6.根据权利要求1所述的页岩油藏多重介质模型介观渗透率尺度升级...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊超，雷征东，李鑫，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：