CN117494597A - 一种三维数字岩心渗透率的确定方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本说明书提供了一种三维数字岩心渗透率的确定方法、装置及设备。该方法包括：获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格；计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度；根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场；根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。基于上述方法能够提高三维数字岩心渗透率的确定效率，降低三维数字岩心渗透率的计算成本。
Description
技术领域
本说明书涉及储层三维数字岩心技术领域，尤其涉及一种三维数字岩心渗透率的确定方法、装置及设备。
背景技术
准确地确定出三维数字岩心的渗透率，对于预测油气储层的生产性能、优化开发策略和评估储层管理方案具有重要意义。
现有的三维数字岩心渗透率的确定方法主要包括格子玻尔兹曼法、有限体积法和孔隙网络模型法。这些方法在计算非常规储层致密岩性的数字岩心时，均存在计算时间较长，计算成本较高的问题。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本说明书提供了一种三维数字岩心渗透率的确定方法、装置及设备，以解决现有技术在确定三维数字岩心渗透率时存在的效率低、成本高的问题。
一方面，本说明书实施例提供了一种三维数字岩心渗透率的确定方法，包括：
获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格；
计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度；
根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场；
根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
进一步地，所述方法还包括：
获取目标岩样并对目标岩样进行扫描，得到三维原始灰度图像；
对三维原始灰度图像进行阈值分割，得到三维数字岩心；
所述获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，包括：
将三维数字岩心在多个不同方向上进行图像切片，得到三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像。
进一步地，所述计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，包括：
获取流体密度、流体粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力；
利用预设方程处理流体密度、流体粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力，得到各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，所述预设方程为预先利用流体密度、流体粘度、各个方向的单位体积流体受到的外力以及各个方向上的网格速度对应的数据样本建立的。
进一步地，所述根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场，包括：
根据各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，确定各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格渗透率；
根据网格渗透率，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场。
进一步地，所述根据网格渗透率，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场，包括：
将各个方向上的网格渗透率代入到椭圆达西方程中，得到各个方向上的三维数字岩心的压力场，所述椭圆达西方程包括：
其中，为梯度算子，K为网格渗透率，μ为流体粘度，/>为三维数字岩心的压力场。
进一步地，所述方法还包括：
根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的速度场；
相应地，所述根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率，包括：
根据各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
进一步地，所述根据各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率，包括：
利用达西方程处理各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，得到各个方向上的三维数字岩心的渗透率，所述达西方程为预先根据压力场、速度场、流体粘度和渗透率对应的数据样本建立的。
另一方面，本说明书实施例还提供了一种三维数字岩心渗透率的确定装置，包括：
获取模块，用于获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格；
网格速度计算模块，用于计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度；
压力场确定模块，用于根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场；
渗透率确定模块，用于根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
再一方面，本说明书实施例还提供了一种三维数字岩心渗透率的确定设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述实施例中的三维数字岩心渗透率的确定方法。
再一方面，本说明书实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机可读存储介质执行所述指令时实现上述实施例中的三维数字岩心渗透率的确定方法。
本说明书实施例提供的一种三维数字岩心渗透率的确定方法、装置及设备，首先，获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格。其次，计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度。然后，根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场。最后，根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。本说明书实施例中，通过获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片，确定二维图像上各个网格的网格速度，可以为低成本地、高效率地计算三维数字岩心的渗透率奠定数据基础。通过根据二维切片图像上各个网格的网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场，再根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率，可以解决不同的二维切片图像间的孔隙、裂缝存在遮挡，导致无法准确地确定出三维数字岩心的渗透率的问题。通过上述方案，能够准确、高效、低成本地确定出三维数字岩心的渗透率。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，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是本说明书实施例提供的一种三维数字岩心渗透率的确定方法的流程示意图；
图2是本说明书实施例提供的三维原始灰度图像；
图3是本说明书实施例提供的三维数字岩心图像；
图4是本说明书实施例提供的二维切片图像；
图5是本说明书实施例提供的三维数字岩心的压力场分布图；
图6是本说明书实施例提供的三维数字岩心的速度场分布图；
图7是本说明书实施例提供的确定三维数字岩心的速度场的流程示意图；
图8是本说明书实施例提供的一种三维数字岩心渗透率的确定装置的结构组成示意图；
图9是本说明书实施例提供的电子设备的结构组成示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
数字岩心技术是利用先进的成像技术和计算方法来分析岩石样品的性质。可以通过创建岩石样品的高分辨率图像，再通过数字岩心分析使研究人员能够研究岩石的结构、孔隙网络、矿物成分和其他性质。数字岩心的渗透率为三维渗透率，渗透率是一个衡量流体在岩石中流动的难易程度的参数，准确地确定出三维数字岩心的渗透率，对于预测油气储层的生产性能、优化开发策略和评估储层管理方案具有重要意义。
目前，现有的三维数字岩心渗透率的确定方法主要有：格子玻尔兹曼法(或称为格子Boltzmann法)、有限体积法和孔隙网络模型法。其中，孔隙网络模型和格子玻尔兹曼法应用较为广泛。孔隙网络模型可以处理复杂的几何形状和拓扑结构，还可以捕捉孔隙尺度非均质性和各向异性的影响。格子玻尔兹曼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，因此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。但这些方法在计算非常规储层致密岩性的数字岩心时，都会存在计算时间长，计算成本过高的问题。
针对现有方法存在的上述问题以及上述问题产生的具体原因，本说明书引入一种三维数字岩心渗透率的确定方法，可以解决三维数字岩心的渗透率计算成本较高、计算效率低的问题。
基于上述思路，本说明书提出一种三维数字岩心渗透率的确定方法，首先，获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格。其次，计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度。然后，根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场。最后，根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。参阅图1所示，本说明书实施例提供了一种三维数字岩心渗透率的确定方法。具体实施时，该方法可以包括以下内容。
S101：获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格。
在一些实施例中，上述获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像之前，在具体实施时，还可以包括：
获取目标岩样并对目标岩样进行扫描，得到三维原始灰度图像；
对三维原始灰度图像进行阈值分割，得到三维数字岩心。
在一些实施例中，可以采用聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)、微米CT(Micro-CT)或纳米CT(Nano-CT)等高精度扫描仪器扫描目标岩样(即已有的岩样)，得到岩心的三维原始灰度图像。其中，采用微米CT(Micro-CT)扫描技术得到岩心的三维原始灰度图像(600×600×600)可以参见图2所示。
在一些实施例中，可以采用直方图阈值分割方法对三维原始灰度图像(即表征单元体的灰度图像)进行阈值分割，得到二进制的三维数字岩心图像(即上述的三维数字岩心)。其中，直方图阈值分割方法是依据各个像素点之间的灰度值不连续性进行分割，即根据不连续性定出区域的边界。经过直方图阈值分割后得到的三维数字岩心可以参见图3所示。
通过获取三维数字岩心图像，可以为后续进一步获得三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像奠定数据基础。
在一些实施例中，上述获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，在具体实施时，可以包括：
将三维数字岩心在多个不同方向上进行图像切片，得到三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像。
在一些实施例中，上述多个不同方向可以为空间直角坐标系中的x、y、z三个方向。可以将三维数字岩心在x、y、z三个方向上进行图像切片，得到一系列的x、y、z三个方向上的二维切片图像。其中，二维切片的数量和厚度可以根据实际需要进行调整，本说明书对此不作具体限定。例如：可以将尺寸为600×600×600的三维数字岩心图像在x、y、z三个方向上都切成600个二维图像切片，切片的厚度设置为1。三维数字岩心进行图像切片后得到的二维切片图像可以参见图4所示。
通过将三维数字岩心在多个不同方向上进行图像切片，得到多个二维切片图像，可以为后续提高三维数字岩心渗透率的计算精度，同时有效地降低三维数字岩心渗透率的计算成本奠定基础。
S102：计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度。
在一些实施例中，上述二维切片图像上可以具有多个网格，网格也可以称为像素点，计算二维切片图像上各网格的网格速度也可以称为计算二维切片图像上的像素点速度，上述网格速度也可以称为二维速度场或二维速度分布。
在一些实施例中，上述计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，在具体实施时，可以包括：
获取流体密度、流体粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力；
利用预设方程处理流体密度、动力粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力，得到各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，所述预设方程为预先利用流体密度、流体粘度、各个方向的单位体积流体受到的外力以及各个方向上的网格速度对应的数据样本建立的。
在一些实施例中，上述预设方程可以为多个，可以包括多个不同方向上的预设方程，预设方程可以包括纳维-斯托克斯方程。可以预先利用流体密度、流体粘度、各个方向的单位体积流体受到的外力以及各个方向上的网格速度对应的数据样本建立预设方程。例如：可以利用流体密度、流体粘度、x方向上的单位体积流体受到的外力、x、y、z方向上的网格速度对应的数据样本，建立x方向上的预设方程；可以利用流体密度、流体粘度、y方向上的单位体积流体受到的外力、x、y、z方向上的网格速度对应的数据样本，建立y方向上的预设方程；可以利用流体密度、流体粘度、z方向上的单位体积流体受到的外力、x、y、z方向上的网格速度对应的数据样本，建立z方向上的预设方程。其中，x方向上的预设方程可以如下公式所示：
其中，ρ为流体密度的数据样本；μ为流体粘度的数据样本；fx为x方向上的单位体积流体受到的外力的数据样本；u为二维切片图像在x方向上的网格速度的数据样本、v为二维切片图像在y方向上的网格速度的数据样本、w为二维切片图像在z方向上的网格速度的数据样本；t为时间的数据样本；p为压力的数据样本；为x方向上的网格速度u和时间t的一阶偏导数；/>为x方向上的网格速度u与x方向的一阶偏导数；/>为x方向上的网格速度u与y方向的一阶偏导数；/>为x方向上的网格速度u与z方向的一阶偏导数；/>为压力与x方向的一阶偏导数；/>为x方向上的网格速度u与x方向的二阶偏导数；/>为x方向上的网格速度u与y方向的二阶偏导数；/>为x方向上的网格速度u与z方向的二阶偏导数。
其中，y方向上的预设方程可以如下公式所示：
其中，ρ为流体密度的数据样本；μ为流体粘度的数据样本；fy为在y方向上的单位体积流体受到的外力的数据样本；u为二维切片图像在x方向上的网格速度的数据样本、v为二维切片图像在y方向上的网格速度的数据样本、w为二维切片图像在z方向上的网格速度的数据样本；t为时间的数据样本；p为压力的数据样本；为y方向上的网格速度v和时间t的一阶偏导数；/>为y方向上的网格速度v与x方向的一阶偏导数；/>为y方向上的网格速度v与y方向的一阶偏导数；/>为y方向上的网格速度v与z方向的一阶偏导数；/>为压力与y方向的一阶偏导数；/>为y方向上的网格速度v与x方向的二阶偏导数；/>为y方向上的网格速度v与y方向的二阶偏导数；/>为y方向上的网格速度v与z方向的二阶偏导数。
其中，z方向上的预设方程可以如下公式所示：
其中，ρ为流体密度的数据样本；μ为流体粘度的数据样本；fz为在z方向上的单位体积流体受到的外力的数据样本；u为二维切片图像在x方向上的网格速度的数据样本、v为二维切片图像在y方向上的网格速度的数据样本、w为二维切片图像在z方向上的网格速度的数据样本；t为时间的数据样本；p为压力的数据样本；为z方向上的网格速度w和时间t的一阶偏导数；/>为z方向上的网格速度w与x方向的一阶偏导数；/>为z方向上的网格速度w与y方向的一阶偏导数；/>为z方向上的网格速度w与z方向的一阶偏导数；/>为z方向上的网格速度w与z方向的一阶偏导数、/>为z方向上的网格速度w与x方向的二阶偏导数；为z方向上的网格速度w与y方向的二阶偏导数；/>为z方向上的网格速度w与z方向的二阶偏导数。
通过预先建立x、y、z方向上的预设方程，可以在实际应用时，直接使用x、y、z方向上的预设方程处理流体密度、动力粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力等数据，从而可以简单、快速地得到各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度。通过得到各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，可以为后续能够以较低成本、准确高效地确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率奠定基础。
在一些实施例中，在得到各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速之后，还可以对网格速度进行阈值处理，具体的，可以将网格速度与预设的网格速度阈值进行比较，如果网格速度小于预设的网格速度阈值，则认为该网格速度为负，可以将为负的网格速度设置为非常小的正数，以降低对后续三维数字岩心渗透率的计算精度的影响。其中，预设的网格速度阈值可以根据实际需求设定，本说明书对此不作具体限定。
S103：根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场。
在一些实施例中，由于不同二维切片图像间存在孔隙、裂缝遮挡的情况，直接整合二维切片图像上的网格速度，以确定三维数字岩心的速度场，进而确定三维数字岩心的渗透率，会导致三维数字岩心渗透率的计算精度低的问题。为了提高三维数字岩心渗透率的计算精度，可以先利用各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，确定出各个方向上的三维数字岩心的压力场，再利用各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定出三维数字岩心的速度场，最后再利用三维数字岩心的速度场确定出三维数字岩心的渗透率。其中，关于利用三维数字岩心的压力场，确定出三维数字岩心的速度场，以及利用三维数字岩心的速度场确定出三维数字岩心的渗透率后续将另作说明，本说明书在此不再赘述。
在一些实施例中，上述根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场，在具体实施时，可以包括：
根据各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，确定各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格渗透率；
根据网格渗透率，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场。
在一些实施例中，上述三维数字岩心的压力场也可以称为三维压力场或三维数字岩心的压力分布。上述网格渗透率也可以称为像素点渗透率(即二维切片图像上的像素点的渗透率)，可以利用第一达西方程处理网格速度，得到网格渗透率。其中，第一达西方程可以用如下公式表示：
其中，v为网格速度；μ为流体粘度；K为网格渗透率；为压力梯度，P为压力。
需要说明的是，在利用第一达西方程处理网格速度，求解网格渗透率时，压力梯度、P压力的值可以在渗流模拟中根据实际需求设定，为已知值，μ流体粘度、v网格速度也为已知值，K网格渗透率为待求解的值。可以利用第一达西方程依次处理二维切片图像上各个网格的网格速度，可以依次得到各个网格对应的网格渗透率K。
通过利用二维切片图像上的网格速度，计算出各个网格的网格渗透率(即三维模型的流动模拟结果)，而不需要进行复杂的三维流体动力学模拟，可以有效提高计算效率，为后续能够快速地确定出三维数字岩心的渗透率奠定基础。
在一些实施例中，在求解出各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格渗透率后，可以利用网格渗透率，确定出三维数字岩心的压力场。
在一些实施例中，上述所述根据网格渗透率，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场，在具体实施时，可以包括：
将各个方向上的网格渗透率代入到椭圆达西方程中，得到各个方向上的三维数字岩心的压力场，所述椭圆达西方程包括：
其中，为梯度算子，K为网格渗透率，μ为流体粘度，/>为三维数字岩心的压力场。
在一些实施例中，上述椭圆达西方程可以通过联立第一达西方程和连续方程得到，其中，连续方程(相当于质量守恒方程)可以为：
其中，为梯度算子，v为网格速度。
通过联立第一达西方程和连续方程，可以消除速度，得到一个关于渗透率和压力的方程。通过构建椭圆达西方程，可以利用椭圆达西方程处理网格渗透率，以快速地得到三维数字岩心的压力场，三维数字岩心的压力场可以参见图5所示。通过获得三维数字岩心的压力场，可以为后续基于三维数字岩心的压力场，确定出三维数字岩心的速度场，最后再利用三维数字岩心的速度场确定出三维数字岩心的渗透率奠定基础。
S104：根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
在一些实施例中，在确定各个方向上的三维数字岩心的压力场之后，在具体实施时，还可以包括：
根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的速度场。
在一些实施例中，上述三维数字岩心的速度场也可以称为三维速度场或三维数字岩心的速度分布，上述三维数字岩心的速度场可以参见图6所示。
在一些实施例中，在得到各个方向上的三维数字岩心的压力场后，可以利用第二达西方程处理三维数字岩心的压力场，得到三维数字岩心的速度场。其中，第二达西方程可以用如下公式表示：
其中，V为三维数字岩心的速度场；K为网格渗透率；μ为流体粘度；为三维数字岩心的压力场。
需要说明的是，在利用第二达西方程处理三维数字岩心的压力场，求解三维数字岩心的速度场时，三维数字岩心的压力场、K网格渗透率、μ流体粘度均为已知值，V三维数字岩心的速度场为待求解的值。可以利用第二达西方程依次处理各个方向上的三维数字岩心的压力场，可以依次得到各个方向上的三维数字岩心的速度场。
通过获取三维数字岩心的压力场和三维数字岩心的速度场，可以为确定三维数字岩心的渗透率奠定基础。
在一些实施例中，上述根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率，在具体实施时，可以包括：
根据各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
在一些实施例中，上述根据各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率，在具体实施时，可以包括：
利用达西方程处理各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，得到各个方向上的三维数字岩心的渗透率，所述达西方程为预先根据压力场、速度场、流体粘度和渗透率对应的数据样本建立的。
在一些实施例中，上述达西方程可以用如下公式表示：
其中，V为三维数字岩心的速度场；k为三维数字岩心的渗透率；μ为流体粘度；为三维数字岩心的压力场。
需要说明的是，在利用达西方程处理三维数字岩心的压力场和三维数字岩心的速度场，求解三维数字岩心的渗透率时，三维数字岩心的压力场、μ流体粘度均为已知值，V三维数字岩心的速度场均为已知值，k三维数字岩心的渗透率为待求解的值。
可以利用达西方程依次处理各个方向上的三维数字岩心的压力场和三维数字岩心的速度场，可以依次得到各个方向上的三维数字岩心的渗透率，例如：可以利用达西方程处理x方向上的三维数字岩心的压力场和三维数字岩心的速度场，得到x方向上的三维数字岩心的渗透率；利用达西方程处理y方向上的三维数字岩心的压力场和三维数字岩心的速度场，得到y方向上的三维数字岩心的渗透率；利用达西方程处理z方向上的三维数字岩心的压力场和三维数字岩心的速度场，得到z方向上的三维数字岩心的渗透率。
在一些实施例中，上述x、y、z方向上的三维数字岩心的渗透率也可以称为三维数字岩心在x、y、z三个方向上的等效渗透率。通过根据三维数字岩心的压力场和三维数字岩心的速度场确定出三维数字岩心的渗透率，可以提高确定出的三维数字岩心渗透率的准确率和效率，降低三维数字岩心渗透率的计算成本。
下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。
在具体实施前，先利用微米CT扫描技术扫描目标岩样，得到目标岩样的三维原始灰度图像，再对三维原始灰度图像进行直方图阈值分割，得到三维数字岩心图像。
在具体实施时，可以先对三维数字岩心图像在x、y、z三个方向上进行图像切片，得到x、y、z三个方向上的多个二维切片图像，其中，每个二维切片图像上有多个网格。然后，可以利用x、y、z三个方向上的预设方程处理流体密度、流体粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力，得到x、y、z三个方向上的二维切片图像中的网格速度(例如：可以利用x方向上的预设方程处理流体密度、流体粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力，得到x方向上的二维切片图像中的网格速度)。然后，可以利用第一达西方程处理x、y、z三个方向上的网格速度，得到x、y、z三个方向上的网格渗透率(例如：可以利用第一达西方程处理x方向上的二维切片图像中的网格速度，得到x方向上的网格渗透率)，再利用椭圆达西方程处理x、y、z三个方向上的网格渗透率，得到x、y、z三个方向上的三维数字岩心的压力场(例如：可以利用椭圆达西方程处理x方向上的网格渗透率，得到x方向上的三维数字岩心的压力场)。然后，可以再利用第二达西方程处理x、y、z三个方向上的三维数字岩心的压力场，得到x、y、z三个方向上的三维数字岩心的速度场(例如：可以利用第二达西方程处理x方向上的三维数字岩心的压力场，得到x方向上的三维数字岩心的速度场)。最后，可以利用达西方程处理x、y、z三个方向上的三维数字岩心的压力场和x、y、z三个方向上的三维数字岩心的速度场，得到x、y、z三个方向上的三维数字岩心的渗透率(例如：可以利用达西方程处理x方向上的三维数字岩心的压力场和x方向上的三维数字岩心的速度场，得到x方向上的三维数字岩心的渗透率)。
通过根据二维切片图像上的网格速度，确定网格渗透率，再根据网格渗透率，确定三维数字岩心的压力场，进而根据三维数字岩心的压力场和三维数字岩心的速度场，确定出三维数字岩心的渗透率，可以提高三维数字岩心的计算效率和精度，降低计算成本。
在一个具体的场景示例中，由于当前致密的非常规储层数字岩心流体流动表征难度较大，现有的岩心渗流模拟方法的渗透率计算成本较高。为了解决这一问题，可以先准确、快速、低成本地确定出三维数字岩心的速度场，在此基础上，可以准确、快速、低成本地确定出三维数字岩心的渗透率。其中，准确、快速、低成本地确定出三维数字岩心的速度场可以参见图7所示，图7示出了确定三维数字岩心的速度场的流程示意图。
首先，获取三维数字岩心，然后，对三维数字岩心进行图像切片，得到多个二维切片图像。再计算二维N-S方程(即上述的预设方程，或称为二维纳维-斯托克斯方程，计算二维N-S方程即利用二维N-S方程求解二维切片图像上的二维速度场，即二维切片图像上的网格速度)。然后，再利用第一达西方程处理二维切片图像上的二维速度场，得到三维渗透率场(三维渗透率即二维切片图像上的各个网格的网格渗透率)。最后，可以利用椭圆达西方程处理三维渗透率场，得到三维压力场，再利用第二达西方程处理三维压力场，得到三维速度场。
在得到三维速度场后，可以基于三维速度场和三维压力场，确定出三维数字岩心的渗透率。
上述三维数字岩心渗透率的确定方法总的来说是将Stokes(斯托克斯)方程简化为Darcy(达西)方程，即将三维孔隙尺度模拟简化为多个解耦的二维模拟，每个二维模拟提供一个二维切片图像上的速度场(速度场也可以成为速度分布)。具体来说，将三维数字岩心切片，得到二维的切片，然后对每个二维切片进行孔隙尺度模拟，得到切片上的速度分布。最后，将所有切片的速度分布整合，得到三维模型的流动模拟结果。通过这种方法，可以将三维Stokes方程简化为多个二维情况，为三维Darcy方程提供局部渗透率分布，从而显著降低渗透率的计算成本。
虽然本说明书提供了如下述实施例或附图8所示的方法操作步骤或装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法或装置中可以包括更多或者部分合并后更少的操作步骤或模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤或结构中，这些步骤的执行顺序或装置的模块结构不限于本说明书实施例或附图所示的执行顺序或模块结构。所述的方法或模块结构的在实际中的装置、服务器或终端产品应用时，可以按照实施例或者附图所示的方法或模块结构进行顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境、甚至包括分布式处理、服务器集群的实施环境)。
基于上述一种三维数字岩心渗透率的确定方法，本说明书还提出一种三维数字岩心渗透率的确定装置的实施例。如图8所示，所述基于装置具体可以包括以下模块：
获取模块801，可以用于获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格；
网格速度计算模块802，可以用于计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度；
压力场确定模块803，可以用于根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场；
渗透率确定模块804，可以用于根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
在一些实施例中，上述获取模块801之前具体还可以用于获取目标岩样并对目标岩样进行扫描，得到三维原始灰度图像；对三维原始灰度图像进行阈值分割，得到三维数字岩心。上述获取模块801具体可以用于将三维数字岩心在多个不同方向上进行图像切片，得到三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像。
在一些实施例中，上述网格速度计算模块802具体可以用于获取流体密度、流体粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力；利用预设方程处理流体密度、流体粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力，得到各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，所述预设方程为预先利用流体密度、流体粘度、各个方向的单位体积流体受到的外力以及各个方向上的网格速度对应的数据样本建立的。
在一些实施例中，上述压力场确定模块803具体可以用于根据各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，确定各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格渗透率；根据网格渗透率，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场。
在一些实施例中，上述压力场确定模块803具体还可以用于将各个方向上的网格渗透率代入到椭圆达西方程中，得到各个方向上的三维数字岩心的压力场，所述椭圆达西方程包括：
其中，为梯度算子，K为网格渗透率，μ为流体粘度，/>为三维数字岩心的压力场。
在一些实施例中，上述渗透率确定模块804具体可以用于根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的速度场；根据各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
在一些实施例中，上述渗透率确定模块804具体还可以用于利用达西方程处理各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，得到各个方向上的三维数字岩心的渗透率，所述达西方程为预先根据压力场、速度场、流体粘度和渗透率对应的数据样本建立的。
需要说明的是，上述实施例阐明的单元、装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
由上可见，基于本说明书实施例提供的一种三维数字岩心渗透率的确定装置，可以解决数字岩心渗流模拟时存在的渗透率计算成本较高的问题，能够以较低成本、准确高效地确定出三维数字岩心的渗透率。
本说明书实施例还提供了一种基于三维数字岩心渗透率的确定方法的电子设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器具体实施时可以根据指令执行以下步骤：获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格；计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度；根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场；根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
为了能够更加准确地完成上述指令，参阅图9所示，本说明书实施例还提供了另一种具体的电子设备，其中，所述电子设备包括网络通信端口901、处理器902以及存储器903，上述结构通过内部线缆相连，以便各个结构可以进行具体的数据交互。
其中，所述网络通信端口901，具体可以用于获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格。
所述处理器902，具体可以用于计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度；根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场；根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
所述存储器903，具体可以用于存储相应的指令程序。
在本实施例中，所述网络通信端口901可以是与不同的通信协议进行绑定，从而可以发送或接收不同数据的虚拟端口。例如，所述网络通信端口可以是负责进行web数据通信的端口，也可以是负责进行FTP数据通信的端口，还可以是负责进行邮件数据通信的端口。此外，所述网络通信端口还可以是实体的通信接口或者通信芯片。例如，其可以为无线移动网络通信芯片，如GSM、CDMA等；其还可以为Wifi芯片；其还可以为蓝牙芯片。
在本实施例中，所述处理器902可以按任何适当的方式实现。例如，处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。本说明书并不作限定。
在本实施例中，所述存储器903可以包括多个层次，在数字系统中，只要能保存二进制数据的都可以是存储器；在集成电路中，一个没有实物形式的具有存储功能的电路也叫存储器，如RAM、FIFO等；在系统中，具有实物形式的存储设备也叫存储器，如内存条、TF卡等。
本说明书实施例还提供了一种基于上述三维数字岩心渗透率的确定方法的计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序指令，在所述计算机程序指令被执行时实现：获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格；计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度；根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场；根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
在本实施例中，上述存储介质包括但不限于随机存取存储器(Random AccessMemory,RAM)、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、缓存(Cache)、硬盘(Hard DiskDrive,HDD)或者存储卡(Memory Card)。所述存储器可以用于存储计算机程序指令。网络通信单元可以是依照通信协议规定的标准设置的，用于进行网络连接通信的接口。
虽然本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。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、产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、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本说明书可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
通过以上的实施例的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书的技术方案本质上可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本说明书各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本说明书可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
虽然通过实施例描绘了本说明书，本领域普通技术人员知道，本说明书有许多变形而不脱离本说明书的精神，希望所附的权利要求包括这些变形而不脱离本说明书的精神。
Claims (10)
1.一种三维数字岩心渗透率的确定方法，其特征在于，包括：
获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格；
计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度；
根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场；
根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取目标岩样并对目标岩样进行扫描，得到三维原始灰度图像；
对三维原始灰度图像进行阈值分割，得到三维数字岩心；
所述获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，包括：
将三维数字岩心在多个不同方向上进行图像切片，得到三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，包括：
获取流体密度、流体粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力；
利用预设方程处理流体密度、流体粘度以及各个方向的单位体积流体受到的外力，得到各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，所述预设方程为预先利用流体密度、流体粘度、各个方向的单位体积流体受到的外力以及各个方向上的网格速度对应的数据样本建立的。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场，包括：
根据各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度，确定各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格渗透率；
根据网格渗透率，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据网格渗透率，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场，包括：
将各个方向上的网格渗透率代入到椭圆达西方程中，得到各个方向上的三维数字岩心的压力场，所述椭圆达西方程包括：
其中，为梯度算子，K为网格渗透率，μ为流体粘度，/>为三维数字岩心的压力场。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的速度场；
相应地，所述根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率，包括：
根据各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率，包括：
利用达西方程处理各个方向上的三维数字岩心的压力场和各个方向上的三维数字岩心的速度场，得到各个方向上的三维数字岩心的渗透率，所述达西方程为预先根据压力场、速度场、流体粘度和渗透率对应的数据样本建立的。
8.一种三维数字岩心渗透率的确定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取三维数字岩心在多个方向上的二维切片图像，所述二维切片图像上有多个网格；
网格速度计算模块，用于计算各个方向上的二维切片图像上各个网格的网格速度；
压力场确定模块，用于根据网格速度，确定各个方向上的三维数字岩心的压力场；
渗透率确定模块，用于根据各个方向上的三维数字岩心的压力场，确定各个方向上的三维数字岩心的渗透率。
9.一种三维数字岩心渗透率的确定设备，其特征在于，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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| CN117494597A true CN117494597A (zh) | 2024-02-02 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |