CN113433157B - 基于核磁共振t2谱建立随机单元等效岩心模型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法，所述方法包括：区域划分模块，根据T2弛豫时间孔隙区域划分标准，将T2谱划分为四种类型孔隙区域；渗透率计算模块，基于互补相关原理，结合渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系计算区域渗透率；模型生成模块，将岩心二维概念模型分割成四种孔隙区域对应单元，通过MATLAB函数randperm生成随机单元等效岩心模型；数值模拟模块，将等效岩心模型导入IMEX模拟器中，利用油水两相模型模拟岩心水驱过程。与均质等效岩心模型相比，所述方法能够模拟水驱油过程中岩心内部的微观指进现象，解决了岩心水驱油动态特征可视化模拟难题，有望推广到水驱后岩心尺度的提高采收率机理模拟。

Description

基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法

技术领域

本发明属于油藏数值模拟领域，涉及基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法。

背景技术

岩心驱油实验作为主要的驱油效果评价手段，具有极其广泛的应用。然而由于驱替实验成本高、周期长和计量困难，岩心驱油实验不利于参数的敏感性分析。相反，岩心驱油数值模拟可以通过一系列数值试验获得提高采收率最优参数，逐渐成为一种岩心驱油实验的有效替代方法。数值模拟技术可分为孔隙尺度、岩心尺度和油藏尺度，其中油藏数值模拟可以获得油藏产能特征并优化开发方法，而孔隙尺度数值模拟可以揭示微观渗流机理。目前，岩心驱油的研究主要是基于室内实验，且在岩心驱油数值模拟中，大多数利用均质等效岩心模型来模拟一维驱油过程。事实上，岩心的非均质性是客观存在的。致密砂岩作为典型的非常规储层，由于低孔低渗、孔隙结构复杂等特点，岩心内部不同孔隙区域的驱油特征不同。同时长周期和高压力大大增加了致密砂岩岩心驱替实验的难度。另外，由于常规岩心驱替实验无法检测到岩心内部特征，基于均质等效岩心模型的数值模拟无法充分表征岩心内部水驱油动态特征。

因此，针对上述问题，本发明提出了基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供了基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法，该方法能够模拟水驱油过程中岩心内部的微观指进现象，解决了岩心水驱油动态特征可视化模拟问题，有望推广到水驱后岩心尺度的提高采收率机理模拟。

本发明采用的技术方案如下：

基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法，所述方法包括：

区域划分模块，根据T2弛豫时间孔隙区域划分标准，将核磁共振T2谱划分为四种类型孔隙区域；

渗透率计算模块，基于互补相关原理，结合渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系对不同孔隙区域的渗透率进行计算；

模型生成模块，将岩心二维概念模型分割成四种孔隙区域对应的单元，通过MATLAB函数randperm生成随机单元等效岩心模型；

数值模拟模块，将等效岩心模型导入IMEX模拟器中，利用油水两相模型模拟岩心水驱过程。

进一步地，所述根据T2弛豫时间孔隙区域划分标准，将核磁共振T2谱划分为四种类型孔隙区域包括以下步骤：

根据核磁共振横向弛豫理论，以1ms、10ms、100ms为界限建立T2弛豫时间孔隙区域划分标准；

基于所述孔隙区域划分标准，将核磁共振T2谱划分为微孔隙、小孔隙、中孔隙及大孔隙共四种类型孔隙区域。

进一步地，所述基于互补相关原理，结合渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系对不同孔隙区域的渗透率进行计算包括以下步骤：

根据互补相关原理将核磁共振T2谱分为目标区域和互补区域两个互补部分；

采用互补分区后通过渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系计算互补区域的渗透率；

再利用T2谱中的互补关系计算目标区域渗透率。

更进一步地，所述采用互补分区后通过渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系计算互补区域的渗透率中，所述渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系为：

K_g＝C_gT_2g

式中K_g表示岩心渗透率几何平均值，mD，C_g表示渗透率转换系数，mD/ms，T_2g表示T2谱的几何平均值，ms，可以通过如下公式计算：

式中i表示T2谱分量的序号，N表示T2谱分量的总数，T_2i表示第i个T2谱分量的横向弛豫时间，ms，M_i表示第i个T2谱分量的幅度，S表示所有T2谱分量的总幅度。

更进一步地，所述利用T2谱中的互补关系计算目标区域渗透率中，所述T2谱中的互补关系为：

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式中N₁、N₂和N₃分别表示T2弛豫时间孔隙区域划分界限1ms、10ms和100ms对应的T2谱分量序号，S₁、S₂、S₃和S₄分别表示四个互补区域内所有T2谱分量的总幅度，T_2g1、T_2g2、T_2g3和T_2g4分别表示四个互补区域内T2谱的几何平均值，ms，K_t1、K_t2、K_t3和K_t4分别表示四个目标区域的渗透率，mD。

进一步地，所述将岩心二维概念模型分割成四种孔隙区域对应的单元，通过MATLAB函数randperm生成随机单元等效岩心模型的步骤如下：

根据实际岩心的直径和长度建立同等大小的岩心二维概念模型，并将岩心二维概念模型分割成四种孔隙区域对应的单元；

假设每个单元的孔隙度为常数且等于岩心的总孔隙度，并根据核磁共振T2谱计算岩心中每种单元所占的比例；

通过MATLAB函数randperm按所述比例随机分配岩心中不同单元的渗透率参数，生成基于核磁共振T2谱的随机单元等效岩心模型。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法，主要利用核磁共振T2谱对岩心内部孔隙结构进行分析并划分为不同孔隙区域，结合互补相关原理计算不同孔隙区域渗透率，采用随机单元等效岩心模型对岩心水驱油动态过程进行模拟。其中，根据互补相关原理的渗透率计算公式及模型生成方法不仅使岩心中大部分区域满足渗透率和T2弛豫时间的相关性，也保证了随机单元等效岩心模型与均质等效岩心模型在渗透率几何平均值上的一致性。与均质等效岩心模型相比，所述方法能够模拟水驱油过程中岩心内部的微观指进现象，解决了岩心水驱油动态特征可视化模拟问题，有望推广到水驱后岩心尺度的提高采收率机理模拟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图，其中：

图1是基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法的流程图；

图2是本发明实施例一的基于核磁共振T2谱的孔隙区域划分图；

图3是本发明实施例一的基于互补相关原理的区域渗透率计算示意图；

图4是本发明实施例一的岩心二维概念模型及孔隙单元划分示意图；

图5是本发明实施例一的两种不同分辨率的随机单元等效岩心模型图；

图6是本发明实施例一的随机单元等效岩心模型在不同驱替时间的含油饱和度结果图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处描述和附图中示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法，包括以下步骤：

步骤1：根据T2弛豫时间孔隙区域划分标准，将核磁共振T2谱划分为四种类型孔隙区域；

步骤2：基于互补相关原理，结合渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系对不同孔隙区域的渗透率进行计算；

步骤3：将岩心二维概念模型分割成四种孔隙区域对应的单元，通过MATLAB函数randperm生成随机单元等效岩心模型；

步骤4：将等效岩心模型导入IMEX模拟器中，利用油水两相模型模拟岩心水驱过程。

与均质等效岩心模型相比，本发明能够模拟水驱油过程中岩心内部的微观指进现象，解决了岩心水驱油动态特征可视化模拟问题，有望推广到水驱后岩心尺度的提高采收率机理模拟。

下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例一

本发明的较佳实施例，以致密砂岩水驱油为例，提供了基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：根据T2弛豫时间孔隙区域划分标准，将核磁共振T2谱划分为四种类型孔隙区域；

步骤1.1：根据核磁共振横向弛豫理论，以1ms、10ms、100ms为界限建立T2弛豫时间孔隙区域划分标准，如表1所示，T2弛豫时间小于1ms表示微孔隙区域，T2弛豫时间位于1ms与10ms之间表示小孔隙区域，T2弛豫时间位于10ms与100ms之间表示中孔隙区域，T2弛豫时间大于100ms表示大孔隙区域；

表1

步骤1.2：基于所述孔隙区域划分标准，将核磁共振T2谱划分为微孔隙、小孔隙、中孔隙及大孔隙共四种类型孔隙区域，如图2所示，图中曲线为致密砂岩岩心饱和油后测得的T2谱，T2谱的每个分量与孔隙度成正比，因此，图中区域A、B、C和D分别表示微孔隙分量、小孔隙分量、中孔隙分量和大孔隙分量。

步骤2：基于互补相关原理，结合渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系对不同孔隙区域的渗透率进行计算；

步骤2.1：根据互补相关原理将核磁共振T2谱分为目标区域和互补区域两个互补部分；

步骤2.2：采用互补分区后通过渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系计算互补区域的渗透率，所述渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系为：

K_g＝C_gT_2g

式中K_g表示岩心渗透率几何平均值，mD，C_g表示渗透率转换系数，mD/ms，T_2g表示T2谱的几何平均值，ms，可以通过如下公式计算：

式中i表示T2谱分量的序号，N表示T2谱分量的总数，T_2i表示第i个T2谱分量的横向弛豫时间，ms，M_i表示第i个T2谱分量的幅度，S表示所有T2谱分量的总幅度；

步骤2.3：再利用T2谱中的互补关系计算目标区域渗透率，所述互补关系为：

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式中N₁、N₂和N₃分别表示T2弛豫时间孔隙区域划分界限1ms、10ms和100ms对应的T2谱分量序号，S₁、S₂、S₃和S₄分别表示四个互补区域内所有T2谱分量的总幅度，T_2g1、T_2g2、T_2g3和T_2g4分别表示四个互补区域内T2谱的几何平均值，ms，K_t1、K_t2、K_t3和K_t4分别表示四个目标区域的渗透率，mD。

本实施例中，基于互补相关原理的互补分区结果如图3所示，上述图中，深色表示目标区域，白色表示互补区域。通过所述公式计算得到的不同区域渗透率参数及整个T2谱的渗透率几何平均值如表2所示，由表2可知，基于互补相关原理的区域渗透率计算方法不仅使岩心中大部分区域满足渗透率和T2弛豫时间的相关性，也保证了整个T2谱在渗透率几何平均值上的一致性。

表2

步骤3：将岩心二维概念模型分割成四种孔隙区域对应的单元，通过MATLAB函数randperm生成随机单元等效岩心模型；

步骤3.1：根据实际岩心的直径和长度建立同等大小的岩心二维概念模型，并将岩心二维概念模型分割成四种孔隙区域对应的单元；

步骤3.2：假设每个单元的孔隙度为常数且等于岩心的总孔隙度，并根据核磁共振T2谱计算岩心中每种单元所占的比例；

步骤3.3：通过MATLAB函数randperm按所述比例随机分配岩心中不同单元的渗透率参数，生成基于核磁共振T2谱的随机单元等效岩心模型。

本实施例中，致密砂岩岩心的基本物性参数如表3所示，建立的岩心二维概念模型如图4所示，将岩心二维概念模型分割成四种孔隙区域对应的单元，上述图中，不同深浅颜色单元表示不同孔隙区域单元。如图5所示，构建了两种不同分辨率的随机单元等效岩心模型：30×1×11(左)和120×1×41(右)，模型的网格参数如表4所示。

表3

表4

步骤4：将等效岩心模型导入IMEX模拟器中，利用油水两相模型模拟岩心水驱过程。

本实施例中，两种不同分辨率的随机单元等效岩心模型：30×1×11(左)和120×1×41(右)在不同驱替时间的含油饱和度结果如图6所示，由图6可知，在水驱油过程中，由于中孔隙和大孔隙中的阻力相对较小，注入水首先驱替中孔隙和大孔隙区域的原油，这也被称为指进现象。对比分析两种分辨率模型结果可知，较高分辨率的等效岩心模型能够更好地模拟水驱油过程中岩心内部的微观指进现象。

需要说明的是，由于说明书附图不得着色和涂改，所以本发明中部分区别明显的地方比较难以显示，若有必要，可提供彩色图片。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.基于核磁共振T2谱建立随机单元等效岩心模型的方法，其特征在于，所述方法包括：

区域划分模块，根据核磁共振横向弛豫理论，以1ms、10ms、100ms为界限建立T2弛豫时间孔隙区域划分标准，将核磁共振T2谱划分为微孔隙、小孔隙、中孔隙及大孔隙共四种类型孔隙区域；

渗透率计算模块，根据互补相关原理将核磁共振T2谱分为目标区域和互补区域两个互补部分，采用互补分区后通过渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系计算互补区域的渗透率，渗透率与T2弛豫时间的线性相关关系为：

K_g＝C_gT_2g

式中K_g表示岩心渗透率几何平均值，mD，C_g表示渗透率转换系数，mD/ms，T_2g表示T2谱的几何平均值，ms，可以通过如下公式计算：

式中i表示T2谱分量的序号，N表示T2谱分量的总数，T_2i表示第i个T2谱分量的横向弛豫时间，ms，M_i表示第i个T2谱分量的幅度，S表示所有T2谱分量的总幅度；再利用T2谱中的互补关系计算目标区域渗透率，T2谱中的互补关系为：

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式中N₁、N₂和N₃分别表示T2弛豫时间孔隙区域划分界限1ms、10ms和100ms对应的T2谱分量序号，S₁、S₂、S₃和S₄分别表示四个互补区域内所有T2谱分量的总幅度，T_2g1、T_2g2、T_2g3和T_2g4分别表示四个互补区域内T2谱的几何平均值，ms，K_t1、K_t2、K_t3和K_t4分别表示四个目标区域的渗透率，mD；

模型生成模块，根据实际岩心的直径和长度建立同等大小的岩心二维概念模型，并将岩心二维概念模型分割成四种孔隙区域对应的单元；假设每个单元的孔隙度为常数且等于岩心的总孔隙度，并根据核磁共振T2谱计算岩心中每种单元所占的比例；通过MATLAB函数randperm按所述比例随机分配岩心中不同单元的渗透率参数，生成基于核磁共振T2谱的随机单元等效岩心模型；

数值模拟模块，将等效岩心模型导入IMEX模拟器中，利用油水两相模型模拟岩心水驱过程。