CN110441204B - 一种基于数字岩心模拟的致密储层压裂液伤害数字化评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及采油工程技术领域，具体涉及一种基于数字岩心模拟的致密储层压裂液伤害数字化评价方法。本发明解决了常规压裂液伤害评价方法已无法满足该类储层的压裂液伤害快速评价需求的问题。本发明实施步骤为：制备边长1mm边长立方体岩心样品，进行不同分辨率的CT扫描，构建三维灰度数据体；通过孔隙度约束条件，确定网格边长建模标准；利用压汞曲线模拟，依据孔隙结构分布情况来确定储层数字岩心的扫描分辨率标准：按储层实际温度和压力，以优化后的数字岩心建模标准来建模进行高温高压扫描、模拟，计算不同时间的孔渗参数，以孔隙度、渗透率的降低幅度作为压裂液对致密储层伤害评价标准。本发明具有采用数字岩心技术，成本较传统技术低；采用国际领先的图像智能识别技术，精确度高，人为误差低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及采油工程技术领域，具体涉及一种基于数字岩心模拟的致密储层压裂液伤害数字化评价方法。
背景技术
低渗透、致密储层物性差，渗透率低，以往采用常规岩心驱替的伤害评价方法实验周期长、重复性差、成本高，因此常规压裂液伤害评价方法已无法满足该类储层的压裂液伤害快速评价需求。目前国内外数字岩心技术多应用于中高孔渗储层，通常应用于高于50md的储层，对于致密储层压裂液伤害的评价方法和标准仍然空白。
本发明既有理论算法的便捷性，又具有岩石物理实验的准确性，因此又被称为数字岩石物理实验，具体优点为以下几个方面：①建模速度快、成本费用低；②可针对同一块岩心开展多种岩石物理属性的内在联系研究，数字岩心一旦建立可计算多种岩石物理属性，有利于开展多种物理属性之间的对比分析；③可模拟实验室中难以测量的复杂岩石物理量，如致密储层的孔渗参数、油水交互计算等。
发明内容
本发明的目的是提供能够通过制备微样品，优选扫描分辨率和建模尺寸，确定研究区块数字岩心建模标准；再以此建模标准，通过储层温度压力多节点浸泡、扫描、模拟计算实验，建立适合致密储层的数字岩心伤害评价方法和标准的一种基于数字岩心模拟的致密储层压裂液伤害数字化评价方法。
本发明所采用的技术方案是：一种基于数字岩心模拟的致密储层压裂液伤害数字化评价方法，包括以下步骤：
第一步：样品制备与扫描；从岩心上获取1mm边长立方体岩心样品，用CT扫描设备分别以1μm，0.5μm分辨率进行旋转扫描。构建出两个三维灰度数据体，通过灰度阈值分割即分水岭算法来刻画出孔隙和骨架三维结构；
第二步：通过压汞曲线模拟优化扫描分辨率；基于杨-拉普拉斯方程和孔隙形态法对第一步中两个数据体开展模拟压汞过程，搜索得到进汞区域，并标记孔喉大小，得到孔喉分布图，主力孔吼大于1个分辨率即表明所选扫描分辨率能够较好的刻画所测样品最低等级的孔喉，此分辨率即为建模最佳分辨率；
第三步：通过孔隙度优化网格边长；选取第二步中确定的数据体，在中心选取1个网格点即像素点为中心，分别构建边长为50网格的立方体即体积元并计算孔隙度，然后依次以50网格增大立方体即体积元的边长并计算孔隙度，得到立方体即体积元孔隙度与边长关系曲线，当孔隙度相对变化率小于5%即为最佳网格边长，并计算该代表立方体即体积元的渗透率；
第四步：岩心伤害模拟实验；取第一步中的1mm边长立方体岩心样品，置于不同压裂液高压容器中，加温加压至地层条件，设置不同时间节点取出，以第二步、第三步所得分辨率和网格边长构建三维数字岩心模型；
第五步：模拟计算不同时间节点扫描构建的三维数字岩心孔渗参数，以孔隙度、渗透率的降低幅度作为不同压裂液对致密储层伤害评价标准。
本发明与常规岩心驱替的实验评价方法相比有如下优点：
1）低成本：采用数字岩心技术仅需要毫米级岩屑，利用岩石碎屑即可完成测试项目，无需取心，避免了取心、加工、运输的费用。
2）快速：致密储层为低孔低渗储层，采用常规驱替方法测试存在测试压力高、实验周期长的问题，数字岩心分析技术采用GPU即图形处理器，并行优化算法，使得计算效率得到了大幅度的提升，实验周期缩短至几天。
3) 精准：采用国际领先的图像智能识别技术，比传统阈值分割方法准确度高，对致密储层分割更加精准，模拟结果经室内实验标定，准确性满足致密储层压裂液伤害评价要求。
附图说明：图1为P59井岩心微样品制作；图2为0.5um分辨率下的孔隙和骨架三维结构，图3为数字岩心不同网格边长下的孔隙度变化；图4为不同分辨率CT扫描孔隙正态分布图；图5为P59井微样品浸泡不同时间后的CT扫描图；图6为P59井微样品在不同压裂液浸泡后数字岩心孔渗结果。
具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1：
第一步：样品制备与扫描；从P59井岩心上获取1mm边长立方体岩心样品如图1所示，用CT扫描设备分别以1μm，0.5μm分辨率进行旋转扫描，构建出两个三维灰度数据体，通过灰度阈值分割即分水岭算法来刻画出孔隙和骨架三维结构如图2所示；
第二步：通过压汞曲线模拟优化扫描分辨率。基于杨-拉普拉斯方程和孔隙形态法对第一步中两个数据体开展模拟压汞过程，搜索得到进汞区域，并标记孔喉大小，得到孔喉分布图如图3所示，主力孔吼大于1个分辨率即表明所选扫描分辨率能够较好的刻画所测样品最低等级的孔喉，此分辨率即为建模最佳分辨率；
通过图3数据可以看出，扫描分辨率为1um时，1um孔隙半径占比超过50%，有大量低孔隙半径的孔喉未被细分；扫描分辨率为0.5um时，孔隙半径分布大致呈正态分布，孔隙半径最大分布位于1.5um，表明该分辨率下孔喉被较好的划分；故选择0.5um作为扫描分辨率；
第三步：通过孔隙度优化网格边长；选取第二步中确定的数据体，在中心选取1个网格点即像素点为中心，分别构建边长为50网格的立方体并计算孔隙度，然后依次以50网格增大立方体的边长并计算孔隙度，得到立方体孔隙度与网格边长关系曲线如图4所示，当孔隙度相对变化率小于5%即为最佳网格边长，并计算该代表立方体的渗透率；
通过图4数据可以看出，在网格边长540网格以上时，孔隙度相对变化较小，网格边长达到600网格时孔隙度趋于稳定，故选择600网格作为网格边长；
第四步：岩心伤害模拟实验；取第一步中的1mm微岩心样品，置于表活剂、聚合物、胍胶三种压裂液高压容器中，加温加压至地层条件，设置不同时间节点取出，以第二步、第三步所得分辨率和网格边长构建三维数字岩心模型；
本步选择网格边长为600，扫描分辨率为0.5um，选择时间节点分别为2h,6h,12h,1d,2d,3d,7d,15d；
第五步：模拟计算不同时间节点扫描如图5所示构建的三维数字岩心孔渗参数，以孔隙度、渗透率的降低幅度作为表活剂、聚合物、胍胶三种压裂液对致密储层伤害评价标准。
通过图6数据可以看出，对P59井储层，表活剂压裂液的孔隙度、渗透率降低幅度最少，故表活剂压裂液对储层伤害最低。
Claims (1)
1.一种基于数字岩心模拟的致密储层压裂液伤害数字化评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：样品制备与扫描；从岩心上获取1mm边长立方体岩心样品，用CT扫描设备分别以1μm，0.5μm分辨率进行旋转扫描， 构建出两个三维灰度数据体，通过灰度阈值分割即分水岭算法来刻画出孔隙和骨架三维结构；
第二步：通过压汞曲线模拟优化扫描分辨率；基于杨-拉普拉斯方程和孔隙形态法对第一步中两个数据体开展模拟压汞过程，搜索得到进汞区域，并标记孔喉大小，得到孔喉分布图，主力孔吼大于1个分辨率即表明所选扫描分辨率能够较好的刻画所测样品最低等级的孔喉，且孔隙半径分布大致呈正态分布，此分辨率即为建模最佳分辨率；
第三步：通过孔隙度优化网格边长；选取第二步中确定的数据体，在中心选取1个网格点即像素点为中心，分别构建边长为50网格的立方体即体积元并计算孔隙度，然后依次以50网格增大立方体即体积元的边长并计算孔隙度，得到立方体即体积元孔隙度与边长关系曲线，当孔隙度相对变化率小于5%即为最佳网格边长，并计算该代表立方体即体积元的渗透率；
第四步：岩心伤害模拟实验；取第一步中的1mm边长立方体岩心样品，置于不同压裂液高压容器中，加温加压至地层条件，设置不同时间节点取出，以第二步、第三步所得分辨率和网格边长构建三维数字岩心模型；
第五步：模拟计算不同时间节点扫描构建的三维数字岩心孔渗参数，以孔隙度、渗透率的降低幅度作为不同压裂液对致密储层伤害评价标准。
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