CN112903555A - 考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置 - Google Patents

考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112903555A
CN112903555A CN202110046922.6A CN202110046922A CN112903555A CN 112903555 A CN112903555 A CN 112903555A CN 202110046922 A CN202110046922 A CN 202110046922A CN 112903555 A CN112903555 A CN 112903555A
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous medium
permeability
pore
calculating
surface area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110046922.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112903555B (zh
Inventor
李滔
胡勇
彭先
李骞
赵梓寒
胡碟
李文
张寰一
李秋
吴婷婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Petrochina Co Ltd
Original Assignee
Petrochina Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Petrochina Co Ltd filed Critical Petrochina Co Ltd
Priority to CN202110046922.6A priority Critical patent/CN112903555B/zh
Publication of CN112903555A publication Critical patent/CN112903555A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112903555B publication Critical patent/CN112903555B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
    • Y02A10/40—Controlling or monitoring, e.g. of flood or hurricane; Forecasting, e.g. risk assessment or mapping

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本申请涉及多孔介质渗流领域，特别涉及一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置，所述方法包括：获取多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值；基于所述连通孔隙度、所述比表面积和所述孔隙各向异性参数的参数值，计算所述多孔介质的渗透率。该方法及装置避免了直接获取多孔介质的迂曲度，同时考虑到了多孔介质的孔隙形态特征，渗透率计算准确度高，计算简便，提高了对油气田识别和评价的精度，降低了油气田开发的成本。

Description

考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置
技术领域
本申请涉及多孔介质渗流领域，特别涉及一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置。
背景技术
在石油开采领域，由于石油一般存在于地下岩石的细小孔隙中，为准确的识别和开采油气层，需要对井下储层的岩性和物性进行测量或计算。其中，岩层的渗透率表征了储层中油气的运移能力，是判断储层产液性质以及产能的重要参数。一般地，在计算出岩层的渗透率后，可以根据渗透率确定油气层是否具有工业开发价值，以及是否需要采用压裂改造和其他措施提高生产能力。但是，受岩石的孔隙结构影响，流体在岩石中的渗流过程相当复杂，渗透率的计算一直是石油勘探中的重点和难点问题。
目前，基于对毛管束或规则多孔介质(如：球形或正方体颗粒堆积形成的多孔介质)的研究，建立了大量的多孔介质渗透率计算模型。这些计算模型中多孔介质的渗透率为孔隙度、迂曲度和比表面积的函数，计算多孔介质的渗透率时需要预先获取孔隙度、迂曲度和比表面积。
然而，实际多孔介质的孔隙形态复杂、孔径分布范围广且流体流动路径具有随机性，导致迂曲度的求取难度大且迂曲度受孔隙形态特征影响显著，导致岩石渗透率计算难度大、计算准确率较低，从而造成油气层产能计算不准确，油气田勘探和开发成本较高。
因此，提供一种计算简便且精确度高的多孔介质渗透率计算方法及装置具有重要的意义。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置，该方法考虑到多孔介质的孔隙形态特征，计算简便且准确度高。
具体而言，包括以下的技术方案：
一方面，本申请实施例提供一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法，所述方法包括：
获取多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值；
基于所述连通孔隙度、所述比表面积和所述孔隙各向异性参数的参数值，计算所述多孔介质的渗透率。
可选的，所述计算所述多孔介质的渗透率，包括：
采用以下公式计算所述多孔介质的渗透率：
Figure BDA0002897665750000021
其中，k为所述渗透率，εeff为所述连通孔隙度，β为所述多孔介质的形状因子，S为所述比表面积，A为所述孔隙各向异性参数，a为第一系数，b为第二系数。
可选的，获取所述多孔介质的连通孔隙度，包括：
测量所述多孔介质的总体积；
测量所述多孔介质的骨架体积或连通孔隙体积；
基于所述多孔介质的总体积和所述多孔介质的骨架体积，或基于所述多孔介质的总体积和所述多孔介质的连通孔隙体积，计算所述多孔介质的连通孔隙度。
可选的，获取所述多孔介质的比表面积，包括：
获取所述多孔介质的二维灰度影像，所述二维灰度影像为对所述多孔介质进行电子计算机断层扫描得到；
对所述二维灰度影像进行二值化处理，得到所述多孔介质的二值化图像；
统计所述二值化图像中与连通孔隙相邻的骨架所占据的像素点的数量；
计算所述与连通孔隙相邻的骨架所占据的像素点的数量与所述二值化图像的像素点总数量的商值，作为所述多孔介质的比表面积。
可选的，获取所述多孔介质的连通孔隙度，包括：
统计所述二值化图像中连通孔隙所占据的像素点数量以及所述二值化图像的像素点的总数量；
计算所述连通孔隙所占据的像素点数量与所述二值化图像的像素点的总数量的商值，作为所述多孔介质的连通孔隙度。
可选的，获取所述多孔介质的孔隙各向异性参数的参数值，包括：
统计所述二值化图像中，第一方向上单位长度中孔隙的平均个数，第二方向上单位长度中孔隙的平均个数，所述第一方向和第二方向互相垂直；
计算所述第一方向上单位长度中孔隙的平均个数与所述第二方向上单位长度中孔隙的平均个数的商值，作为所述多孔介质的孔隙各向异性参数的参数值。
可选的，所述计算所述多孔介质的渗透率之前，所述方法还包括：
计算所述多孔介质的连通孔隙度对应的所述第一系数、所述第二系数和所述形状因子，包括：
建立连通孔隙度等于所述多孔介质的连通孔隙度的二维多孔介质模型；
计算所述二维多孔介质模型的比表面积和孔隙各向异性参数的参数值；
运用格子-玻尔兹曼方法模拟所述二维多孔介质模型中流体渗流的过程；
基于模拟结果，计算所述二维多孔介质模型的渗透率和迂曲度；
基于所述二维多孔介质模型的比表面积、孔隙各向异性参数的参数值、渗透率和迂曲度，计算所述第一系数、所述第二系数和所述形状因子。
另一方面，本申请实施例还提供一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值；
计算模块，用于基于所述连通孔隙度、所述比表面积和所述孔隙各向异性参数的参数值，计算所述多孔介质的渗透率。
可选的，所述计算模块，用于采用以下公式计算所述多孔介质的渗透率：
Figure BDA0002897665750000031
其中，k为所述渗透率，εeff为所述连通孔隙度，β为所述多孔介质的形状因子，S为所述比表面积，A为所述孔隙各向异性参数，a为第一系数，b为第二系数。
可选的，所述装置还包括模拟模块，所述模拟模块，用于：
建立连通孔隙度等于所述多孔介质的连通孔隙度的二维多孔介质模型；
计算所述二维多孔介质模型的比表面积和孔隙各向异性参数的参数值；
运用格子-玻尔兹曼方法模拟所述二维多孔介质模型中流体渗流的过程；
基于模拟结果，计算所述二维多孔介质模型的渗透率和迂曲度；
所述计算模块，还用于基于所述二维多孔介质模型的比表面积、孔隙各向异性参数的参数值、渗透率和迂曲度，计算所述第一系数、所述第二系数和所述形状因子。
本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本申请实施例提供的考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置，仅需要获取多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值即可计算出该多孔介质的渗透率，而无需获取该多孔介质的迂曲度，降低了多孔介质渗透率计算方法的复杂度，同时，考虑到了多孔介质的孔隙形态特征，提高了多孔介质渗透率计算结果的准确度，从而该方法及装置能够在提高油气层渗透率计算效率的同时保证对油气田工业开发价值以及开采措施等的准确评估，有效降低油气田勘探和开发成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法的流程图。
图2为本申请实施例提供的第二种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法的流程图。
图3为本申请实施例提供的第三种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法的流程图。
图4为本申请实施例提供的第四种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法的流程图。
图5为本申请实施例提供的第五种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法的流程图。
图6为本申请实施例提供的第六种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法的流程图。
图7为本申请实施例提供的一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算装置的装置示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
除非另有定义，本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。
为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
参考图1，本申请实施例提供一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法，该方法包括：
步骤101，获取多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值。
步骤102，基于连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值，计算多孔介质的渗透率。
需要注意的是，广义上，各向异性一般是指物质的全部或部分化学、物理等性质随之方向的改变而有所变化，在不同的方向上呈现出差异的性质。而本申请实施例中孔隙各向异性参数是指能够反映多孔介质不同方向上孔隙性质的差别的参数。
在油气藏勘探等作业中，由于岩石往往是各向异性的，导致石油在岩石中的渗透方向也是各向异性的。在以往的多孔介质的渗透率计算模型中，一般采用连通孔隙度、比表面积和迂曲度来计算渗透率，并未考虑到多孔介质在各个方向上性质的差别对渗透率的影响。同时，由于实际多孔介质的迂曲度求取难度较大，测量精度较低，导致现有渗透率计算方法的计算精度不高。
本申请实施例提供的多孔介质渗透率计算方法中，采用连通孔隙度、比表面积和各向异性参数的参数值来计算渗透率，综合考虑到了多孔介质的各向异性，且无需求取多孔介质的迂曲度，使得多孔介质的渗透率计算更为简便更为精确，提高了油气层产能评估的准确性和效率。
在本申请的一些实施例中，以二维多孔介质为主要计算对象，将孔隙各向异性参数定义为多孔介质中所有孔隙的宽度之和与所有孔隙的高度之和的比值，其中，孔隙的宽度方向和高度方向一般可以为该二维多孔介质的宽度方向和高度方向，或根据实际情况定义孔隙的宽度方向和高度方向。其中，二维多孔介质实质为三维多孔介质的一个截面，本申请实施例中将实际中的多孔介质简化为二维来进行计算，但本领域技术人员可以在本申请实施例基础上想到将本申请应用于三维多孔介质。
可以理解，该比值能够反映该二维多孔介质在宽度方向与高度方向上孔隙结构的差别。基于该孔隙各向异性参数计算得到的渗透率更为准确，进而使得对油气田的评估更加准确。
在本申请的一些实施例中，计算多孔介质的渗透率，包括：
采用以下公式计算多孔介质的渗透率：
Figure BDA0002897665750000061
其中，k为渗透率，εeff为连通孔隙度，β为多孔介质的形状因子，S为比表面积，A为孔隙各向异性参数，a为第一系数，b为第二系数。
上述公式给出了具体的利用多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值来计算渗透率的方法。也就是说，当计算一种多孔介质的渗透率时，在通过实验等方法获得多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值后，结合多孔介质的形状因子、第一系数和第二系数，就可以快速、高效且准确的计算出渗透率。其中，多孔介质的形状因子、第一系数和第二系数为对应该多孔介质的连通孔隙度的一组常数值，该组常数值反映该多孔介质的物性。
以下介绍该公式的相关推导：
经研究发现，多孔介质的迂曲度分别与连通孔隙度、各向异性存在较高的相关关系。本申请实施例中，将该相关关系表示为以下方程：
τ＝a-beeffA，其中，τ为多孔介质的迂曲度。
结合上述方程以及高才尼-卡尔曼方程：
Figure BDA0002897665750000071
得到本申请实施例提供的多孔介质的渗透率模型：
Figure BDA0002897665750000072
参考图2，在本申请的另一些实施例中，获取该多孔介质的连通孔隙度，包括：
步骤10111，测量多孔介质的总体积。
步骤10112，测量多孔介质的骨架体积或连通孔隙体积。
步骤10113，基于多孔介质的总体积和多孔介质的骨架体积，或基于多孔介质的总体积和多孔介质的连通孔隙体积，计算多孔介质的连通孔隙度。
具体的，多孔介质的连通孔隙度是指连通孔隙体积与岩石外表体积的比值，可以用以下方程描述：
Figure BDA0002897665750000073
其中，Vp、VT和VG分别为该多孔介质的连通孔隙的体积、多孔介质的总体积和骨架的体积，连通孔隙是指在多孔介质内部相互连通且与多孔介质出入口相连通的孔隙，连通孔隙才是流体流动的通道。
因此，通过测量该多孔介质的连通孔隙的体积和总体积，或骨架的体积和总体积均能计算得到连通孔隙度。
在实施中，可以通过游标卡尺法、封蜡排液法或液体饱和排液法等测量该多孔介质的总体积，利用氦气法来测量该多孔介质的骨架体积，利用氦孔隙计法或液体饱和法等来测量该多孔介质的连通孔隙的体积，并基于上述公式来计算得到多孔介质的连通孔隙度。
参考图3，在本申请的另一个实施例中，获取该多孔介质的比表面积，具体包括：
步骤10121，获取多孔介质的二维灰度影像，二维灰度影像为对多孔介质进行电子计算机断层扫描得到。
在实施中，可以对该多孔介质进行电子计算机断层扫描，得到该多孔介质某一截面的二维灰度影像。对于岩石来说，对该岩石进行电子计算机断层扫描，得到其某一截面的数字岩心，也即数值化的岩石结构图像。
步骤10122，对二维灰度影像进行二值化处理，得到多孔介质的二值化图像。
由于电子计算机断层扫描得到的图像中灰度等级可能有多个，为便于计算，本申请中将该二维灰度影像进行二值化处理，得到更简化的图像。在另外的实施例中，也可以不进行二值化处理。
步骤10123，统计二值化图像中与连通孔隙相邻的骨架所占据的像素点的数量。
在实施中，获得该多孔介质的二值化图像之后，假设孔隙占据的像素点用1标记，骨架占据的像素点用0标识。
采用四连通区域标记法去除该多孔介质的二值化图像中的孤立孔隙，保留连通孔隙，具体包括：
对于该二值化图像，逐行扫描图像，把每一行中连续的标记数为1的像素点称为一个团，记下起点坐标、终点坐标以及行号。
对于第一行，分别为每一个团赋予一个标号，该标号可以依次从小到大顺序编号，例如当第一行包含两个团时，第一个团标记为1，第二个团标记为2。
对于除第一行之外的所有行，判断每一行中的团是否与前一行的任一个团连通，并进行标号。需要注意的是，在采用四连通标记法时，这里的连通是指对于某一个孔隙像素点，其上方是否为一个孔隙像素点，而采用八连通标记法时，则需要判断其左上、正上、右上是否存在孔隙像素点，若存在，则认为本像素点与该孔隙像素点连通。
具体的，对于当前行中的某一个团，若它与前一行的所有团都没有连通，则给它赋予一个新的标号，例如标号为3。
若它仅与前一行的一个团连通，则将前一行的该一个团的标号赋给它，例如若该行为第二行，该团与第一行的标号为1的团连通，则将该团也标号为1。
若它与前一行的2个以上的团连通，则将前一行的2个团的标号中最小的标号赋给它，并将该2个团的标号写入等价对列表，表示该两个标号对应的团连通，例如，若该行为第二行，该团与第一行的两个团都连通，则将该团标号为1，且将(1,2)写入等价对，表示标号为1和标号为2的团为等价的团。
将等价对列表中记录的等价对对应的团标记为同一标号，则该二值化图像中某一标号的团对应一个内部连通的孔隙。
判断得到的每个内部连通的孔隙的像素区域中是否存在至少一个像素点与多孔介质的出口连通，以及是否存在至少一个像素点与多孔介质的入口连通，若均存在，则该孔隙为连通孔隙，否则，该连通孔隙为孤立孔隙。
此时，采用四连通区域标记法统计固相中与将连通孔隙相邻的像素点的数量，即为与连通孔隙相邻的骨架所占据的像素点的数量。其中，判断固相中与将连通孔隙相邻的像素点时，实际是判断该像素点的上、下、左、右四个方向上相邻像素点中是否存在至少一个像素点为连通孔隙中的孔隙像素点，若是，则该像素点为与连通孔隙相邻的骨架所占据的像素点。
步骤10124，计算与连通孔隙相邻的骨架所占据的像素点的数量与二值化图像的像素点的总数量的商值，作为多孔介质的比表面积。
参考图4，基于同样的思路，获取多孔介质的连通孔隙度，包括：
步骤10131，统计二值化图像中连通孔隙所占据的像素点数量以及二值化图像的像素点的总数量。
步骤10132，计算连通孔隙所占据的像素点数量与像素点的总数量的商值，作为多孔介质的连通孔隙度。
参考图5，获取多孔介质的孔隙各向异性参数的参数值，包括：
步骤10141，统计二值化图像中，第一方向上单位长度中孔隙的平均个数，第二方向上单位长度中孔隙的平均个数，第一方向和第二方向互相垂直。
具体的，在实际计算中，可以在二值化图像中，沿第一方向按照一定间隔插入沿第二方向的线条，统计每个线条遇到的孔隙的数量。统计多个沿第二方向的线条中每个线条遇到的孔隙的数量，计算单位长度线条遇到的孔隙的平均数量，即为第二方向上单位长度中孔隙的平均个数。基于同样的思路，可以计算得到第一方向上单位长度中孔隙的平均个数。
步骤10142，计算第一方向上单位长度中孔隙的平均个数与第二方向上单位长度中孔隙的平均个数的商值，作为多孔介质的孔隙各向异性参数的参数值。
在本申请实施例中，采用第一方向上单位长度中孔隙的平均个数与第二方向上单位长度中孔隙的平均个数的商值，作为多孔介质的孔隙各向异性参数的参数值。
参考图6，在本申请的另一些实施例中，计算多孔介质的渗透率之前，该方法还包括：计算该多孔介质的连通孔隙度对应的第一系数、第二系数和形状因子。
具体包括：
步骤1001，建立连通孔隙度等于多孔介质的连通孔隙度的二维多孔介质模型。
具体的，步骤1001，包括：
设定二维多孔介质模型的第二方向网格数量Ny和第一方向网格数量Nx，以及四参数随机生长法生成多孔介质的目标参数，包括：多孔介质孔隙度ε、孔隙生长核概率Pc、不同方向(包括：东、西、南、北、东南、东北、西南和西北等8个方向)的生长概率Pci。
基于以上参数，采用四参数随机生长法模拟得到特定孔隙度ε对应的二维多孔介质模型，该二维多孔介质模型表现为一个具有孔隙结构的多孔介质的二值化灰度图像。其中，四参数随机生长法为用于构建多孔介质微观结构模型的方法，本领域技术人员可以获取到该方法对应的计算机程序以及理解该方法的基本逻辑。
在实际应用中，例如可以设定二维多孔介质横向网格数为1000，纵向网格数为600；孔隙生长核概率Pc为0.0025，8个生长方向中东和西方向的孔隙生长概率Pci均设为0.01，南、北、东南、东北、西南和西北方向的孔隙生长概率Pci均设为东方向孔隙生长概率的1、1/2、1/4、1/6、1/8、1/10；多孔介质孔隙度为0.55；取单元网格物理尺寸为100μm，可计算得到物理尺寸为10cm×6cm的二维多孔介质模型。
遍历生成的二维多孔介质模型，运用四连通区域标记法去除多孔介质中的孤立孔隙，该过程已在前面详细描述过，在此不再赘述。
计算该二维多孔介质模型中连通孔隙所占据的像素点与该二维多孔介质模型的总像素点数量的比值，将该比值作为该二维多孔介质模型的连通孔隙度。
判断该连通孔隙度与待计算的多孔介质的连通孔隙度是否相同，若不同，则调整目标参数，再次模拟，直至模拟得到的二维多孔介质的模型的连通孔隙度等于待计算的多孔介质的连通孔隙度。
步骤1002，计算二维多孔介质模型的比表面积和孔隙各向异性参数的参数值。
在实施中，步骤1001建立的二维多孔介质模型表现为二值化图像，可以基于前述相同的方法，去除该二维多孔介质模型中的孤立孔隙，并分别标记出连通孔隙和骨架所对应的像素点。基于如图3和5所描述的方法，计算出二维多孔介质模型的比表面积和孔隙各向异性参数的参数值。
步骤1003，运用格子-玻尔兹曼方法模拟二维多孔介质模型中流体渗流的过程。
格子-玻尔兹曼方法是一种计算流体力学方法，该方法具有介于微观分子动力学模型和宏观连续模型的介观模型特点，具备流体相互作用描述简单、复杂边界易于设置、易于并行计算、程序易于实施等优势，能够直接模拟具有复杂几何边界的诸如多孔介质等的连通域流场。该方法为现有技术，本领域技术人员知晓如何应用该方法来模拟该二维多孔介质模型中流体渗流的过程，在此不再详细描述。
步骤1004，基于模拟结果，计算二维多孔介质模型的渗透率和迂曲度。
在采用格子-玻尔兹曼方法模拟二维多孔介质模型中流体渗流的过程时，需要预先设定一定的压力梯度Δp、模型的类型为D2Q9，模拟得到流体在该二维多孔介质模型中每个像素点上第一方向和第二方向上的流体速度。
在模拟结果的基础上，可以基于达西定律计算二维多孔介质模型的渗透率：
Figure BDA0002897665750000111
其中，k为渗透率，μ为流体动力粘度，
Figure BDA0002897665750000112
为流体在第二方向上的流速的均值。
同样，在模拟结果的基础上，可以计算二维多孔介质模型的迂曲度：
Figure BDA0002897665750000113
其中，umag(i，j)为该二维多孔介质模型中坐标为(i,j)的像素点处的流体速度，且
Figure BDA0002897665750000114
ux(i，j)和uy(i，j)为流体在该二维多孔介质模型中坐标为(i,j)的像素点处在第二方向上和第一方向上的流动速度。
步骤1005，基于二维多孔介质模型的比表面积、孔隙各向异性参数的参数值、渗透率和迂曲度，计算第一系数、第二系数和形状因子。
计算得到该二维多孔介质模型的比表面积、孔隙各向异性参数的参数值和渗透率后，对以下方程进行拟合：
τ＝a-bεeff且，可以得到第一系数a和第二系数b。
然后，在利用该二维多孔介质模型的比表面积、渗透率以及迂曲度，对以下方程进行拟合：
Figure BDA0002897665750000121
可以得到形状因子β。
需要注意的是，本申请实施例中，在计算迂曲度时，是以流体流动的主要方向为第二方向为示例，本领域技术人员可以在此基础上自行调整第一方向和第二方向的实际所指的方向。
在本实施例中，通过调整建立二维多孔介质模型时设定的参数，获得了连通孔隙度等于待计算的多孔介质的连通孔隙度的二维多孔介质模型。在其他实施例中，也可以预先通过设定不同的目标参数，得到不同的连通孔隙度对应的二维多孔介质模型对应第一系数、第二系数和形状因子，将多组对应关系预先存储。当需要计算某一个多孔介质的渗透率时，首先测量并计算得到其连通孔隙度，再从该对应关系中直接获取对应的第一系数、第二系数和形状因子。
综上所述，本申请实施中，在计算多孔介质的渗透率时，首先通过实验的方法测得该多孔介质的连通孔隙度，或通过计算机断层扫描将多孔介质转化为数值化的灰度图像，计算其连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值，再获取对应该连通孔隙度的第一系数、第二系数和形状因子，即可准确高效的计算出该多孔介质的渗透率，有效提高油气层评估的准确性和效率，降低油气层开发的成本。
参考图7，本申请实施例还提供了一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算装置，该装置包括：
获取模块201，用于获取多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值。
计算模块202，用于基于连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值，计算多孔介质的渗透率。
在本申请的另一个实施例中，该计算模块202，用于采用以下公式计算多孔介质的渗透率：
Figure BDA0002897665750000131
其中，k为渗透率，εeff为连通孔隙度，β为多孔介质的形状因子，S为比表面积，A为孔隙各向异性参数，a为第一系数，b为第二系数。
在本申请的另一个实施例中，该装置还包括模拟模块203。
该模拟模块203，用于：
建立连通孔隙度等于多孔介质的连通孔隙度的二维多孔介质模型；
计算二维多孔介质模型的比表面积和孔隙各向异性参数的参数值；
运用格子-玻尔兹曼方法模拟二维多孔介质模型中流体渗流的过程；
基于模拟结果，计算二维多孔介质模型的渗透率和迂曲度；
计算模块，还用于基于二维多孔介质模型的比表面积、孔隙各向异性参数的参数值、渗透率和迂曲度，计算第一系数、第二系数和形状因子。
上述装置与本申请提供的多孔介质渗透率计算方法思路相同，其中各个模块的运行的细节已在方法部分进行了详细的描述，在此不再赘述。
综上所述，本申请实施例提供的考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算装置，能够在仅获取多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值的情况下计算多孔介质的渗透率，避免了求取多孔介质的迂曲度，降低了渗透率的计算难度，同时提高了计算精度，能够提高油气田产能评价的准确度和效率，降低油气田开发的成本。
在本申请中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法，其特征在于，所述方法包括：
获取多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值；
基于所述连通孔隙度、所述比表面积和所述孔隙各向异性参数的参数值，计算所述多孔介质的渗透率。
2.根据权利要求1所述的考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法，其特征在于，所述计算所述多孔介质的渗透率，包括：
采用以下公式计算所述多孔介质的渗透率：
Figure FDA0002897665740000011
其中，k为所述渗透率，εeff为所述连通孔隙度，β为所述多孔介质的形状因子，S为所述比表面积，A为所述孔隙各向异性参数，a为第一系数，b为第二系数。
3.根据权利要求1所述的考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法，其特征在于，获取所述多孔介质的连通孔隙度，包括：
测量所述多孔介质的总体积；
测量所述多孔介质的骨架体积或连通孔隙体积；
基于所述多孔介质的总体积和所述多孔介质的骨架体积，或基于所述多孔介质的总体积和所述多孔介质的连通孔隙体积，计算所述多孔介质的连通孔隙度。
4.根据权利要求1所述的考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法，其特征在于，获取所述多孔介质的比表面积，包括：
获取所述多孔介质的二维灰度影像，所述二维灰度影像为对所述多孔介质进行电子计算机断层扫描得到；
对所述二维灰度影像进行二值化处理，得到所述多孔介质的二值化图像；
统计所述二值化图像中与连通孔隙相邻的骨架所占据的像素点的数量；
计算所述与连通孔隙相邻的骨架所占据的像素点的数量与所述二值化图像的像素点总数量的商值，作为所述多孔介质的比表面积。
5.根据权利要求4所述的考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法，其特征在于，获取所述多孔介质的连通孔隙度，包括：
统计所述二值化图像中连通孔隙所占据的像素点数量以及所述二值化图像的像素点的总数量；
计算所述连通孔隙所占据的像素点数量与所述二值化图像的像素点的总数量的商值，作为所述多孔介质的连通孔隙度。
6.根据权利要求4所述的考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法，其特征在于，获取所述多孔介质的孔隙各向异性参数的参数值，包括：
统计所述二值化图像中，第一方向上单位长度中孔隙的平均个数，第二方向上单位长度中孔隙的平均个数，所述第一方向和第二方向互相垂直；
计算所述第一方向上单位长度中孔隙的平均个数与所述第二方向上单位长度中孔隙的平均个数的商值，作为所述多孔介质的孔隙各向异性参数的参数值。
7.根据权利要求2所述的考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法，其特征在于，所述计算所述多孔介质的渗透率之前，所述方法还包括：
计算所述多孔介质的连通孔隙度对应的所述第一系数、所述第二系数和所述形状因子，包括：
建立连通孔隙度等于所述多孔介质的连通孔隙度的二维多孔介质模型；
计算所述二维多孔介质模型的比表面积和孔隙各向异性参数的参数值；
运用格子-玻尔兹曼方法模拟所述二维多孔介质模型中流体渗流的过程；
基于模拟结果，计算所述二维多孔介质模型的渗透率和迂曲度；
基于所述二维多孔介质模型的比表面积、孔隙各向异性参数的参数值、渗透率和迂曲度，计算所述第一系数、所述第二系数和所述形状因子。
8.一种考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取多孔介质的连通孔隙度、比表面积和孔隙各向异性参数的参数值；
计算模块，用于基于所述连通孔隙度、所述比表面积和所述孔隙各向异性参数的参数值，计算所述多孔介质的渗透率。
9.根据权利要求8所述的考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算装置，其特征在于，所述计算模块，用于采用以下公式计算所述多孔介质的渗透率：
Figure FDA0002897665740000031
其中，k为所述渗透率，εeff为所述连通孔隙度，β为所述多孔介质的形状因子，S为所述比表面积，A为所述孔隙各向异性参数，a为第一系数，b为第二系数。
10.根据权利要求9所述的考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算装置，其特征在于，所述装置还包括模拟模块，所述模拟模块，用于：
建立连通孔隙度等于所述多孔介质的连通孔隙度的二维多孔介质模型；
计算所述二维多孔介质模型的比表面积和孔隙各向异性参数的参数值；
运用格子-玻尔兹曼方法模拟所述二维多孔介质模型中流体渗流的过程；
基于模拟结果，计算所述二维多孔介质模型的渗透率和迂曲度；
所述计算模块，还用于基于所述二维多孔介质模型的比表面积、孔隙各向异性参数的参数值、渗透率和迂曲度，计算所述第一系数、所述第二系数和所述形状因子。
CN202110046922.6A 2021-01-14 2021-01-14 考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置 Active CN112903555B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110046922.6A CN112903555B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110046922.6A CN112903555B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112903555A true CN112903555A (zh) 2021-06-04
CN112903555B CN112903555B (zh) 2023-05-26

Family

ID=76113853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110046922.6A Active CN112903555B (zh) 2021-01-14 2021-01-14 考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112903555B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113405965A (zh) * 2021-06-08 2021-09-17 浙江广天构件集团股份有限公司 一种水泥基材料颗粒堆积体系孔隙连通性分析方法
CN115015075A (zh) * 2022-05-23 2022-09-06 西安交通大学 一种多孔介质渗透率的测试方法
CN117169085A (zh) * 2023-09-08 2023-12-05 东南大学 一种连续测量特殊流体入渗距离的渗流试验系统和方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101671983B1 (ko) * 2015-10-12 2016-11-03 한국가스공사 기하등가투과도를 이용한 다공성 매질의 투과도 산출방법
CN109887083A (zh) * 2019-01-29 2019-06-14 中国石油集团测井有限公司西南分公司 一种裂缝-孔隙双重介质耦合渗透率模型的建立方法
CN110210460A (zh) * 2019-06-26 2019-09-06 中国石油大学(华东) 一种考虑多重因素影响的页岩气表观渗透率计算方法
CN110702581A (zh) * 2019-10-23 2020-01-17 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种强非均质多孔介质的多尺度渗透率计算方法
KR20200098420A (ko) * 2019-02-11 2020-08-20 한국가스공사 공극규모 시뮬레이션을 이용한 다공성 매질의 투과도 변화 산출방법
CN111625917A (zh) * 2019-02-27 2020-09-04 中国石油天然气股份有限公司 确定多孔介质相对渗透率曲线的方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101671983B1 (ko) * 2015-10-12 2016-11-03 한국가스공사 기하등가투과도를 이용한 다공성 매질의 투과도 산출방법
CN109887083A (zh) * 2019-01-29 2019-06-14 中国石油集团测井有限公司西南分公司 一种裂缝-孔隙双重介质耦合渗透率模型的建立方法
KR20200098420A (ko) * 2019-02-11 2020-08-20 한국가스공사 공극규모 시뮬레이션을 이용한 다공성 매질의 투과도 변화 산출방법
CN111625917A (zh) * 2019-02-27 2020-09-04 中国石油天然气股份有限公司 确定多孔介质相对渗透率曲线的方法及装置
CN110210460A (zh) * 2019-06-26 2019-09-06 中国石油大学(华东) 一种考虑多重因素影响的页岩气表观渗透率计算方法
CN110702581A (zh) * 2019-10-23 2020-01-17 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种强非均质多孔介质的多尺度渗透率计算方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李滔: "致密气微尺度流体运移LBM模拟研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士) 工程科技I辑》 *
李滔等: "孔隙尺度各向异性与孔隙分布非均质性对多孔介质渗透率的影响机理", 《石油勘探与开发》 *
李滔等: "微多孔介质迂曲度与孔隙结构关系", 《天然气地球科学》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113405965A (zh) * 2021-06-08 2021-09-17 浙江广天构件集团股份有限公司 一种水泥基材料颗粒堆积体系孔隙连通性分析方法
CN115015075A (zh) * 2022-05-23 2022-09-06 西安交通大学 一种多孔介质渗透率的测试方法
CN117169085A (zh) * 2023-09-08 2023-12-05 东南大学 一种连续测量特殊流体入渗距离的渗流试验系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112903555B (zh) 2023-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112903555A (zh) 考虑孔隙各向异性的多孔介质渗透率计算方法及装置
US10822938B2 (en) Methods of optimizing well spacing for shale gas development
CN104533370B (zh) 压裂水平井油藏、裂缝、井筒全耦合模拟方法
Mascini et al. Event-based contact angle measurements inside porous media using time-resolved micro-computed tomography
Dalton et al. Methods to measure contact angles in scCO2-brine-sandstone systems
Suh et al. Capillary pressure at irregularly shaped pore throats: Implications for water retention characteristics
CN105551004A (zh) 一种基于岩心ct图像处理的剩余油微观赋存表示方法
US10605053B2 (en) Method for operating a substerranean formation from which a fluid is produced
CN108982320A (zh) 一种利用粒度参数进行复杂孔隙结构储层渗透率计算方法
Latorre et al. Influence of the β parameter of the Haverkamp model on the transient soil water infiltration curve
Jafari et al. A sensitivity analysis for effective parameters on 2D fracture-network permeability
CN110019594B (zh) 一种基于数值模拟的地质知识库建立方法
Hendrick et al. Practical considerations for selection of representative elementary volumes for fluid permeability in fibrous porous media
CN111677486A (zh) 致密油二氧化碳吞吐模拟方法、装置及存储介质
CN110222368A (zh) 一种利用二维切片计算岩心三维孔隙度和渗透率的方法
CN106481315B (zh) 陆上砂岩油藏单井可采储量快速确定模型及建立方法
CN105844011A (zh) 一种基于毛管模型的渗透率计算方法
US11879825B2 (en) Method for digitally characterizing the permeability of rock
CN116882221A (zh) 基于三维裂隙型热储模型的地热开采数值模拟方法及系统
CN109072692B (zh) 利用集成静态井底压力勘测数据和模拟建模的二维储层压力估计的方法
Song et al. Upscaling of transport properties in complex hydraulic fracture systems
Kurtzman et al. Improving fractured carbonate-reservoir characterization with remote sensing of beds, fractures, and vugs
CN111985747A (zh) 油藏开发方法及装置
US11802989B2 (en) Systems and methods for generating vertical and lateral heterogeneity indices of reservoirs
CN107015289A (zh) 圈闭地质资源量确定方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant