一种粘性指进现象模拟方法及装置

摘要

本申请提供一种粘性指进现象模拟方法及装置，通过扫描三维多孔介质，生成与该三维多孔介质对应的介质模型，计算该介质模型中每个孔隙的压力场，并在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，最后利用压力场控制粒子在介质模型中运动，生成指进现象模拟结果，以实现对粘性指进现象的模拟。

说明书

技术领域

本申请涉及油气藏开发技术领域，特别是涉及一种粘性指进现象模拟方 法及装置。

背景技术

粘性指进是当在三维多孔介质中用低粘流体驱替高粘流体时，驱替前缘 产生的不稳定现象，其普遍存在于通过油藏驱油方法进行油田开采的众多驱 替过程中，粘性指进现象的产生导致了驱替效率的下降和对驱替过程控制难 度的增加，进而导致石油采收效率的降低。模拟粘性指进现象有助于对粘性 指进现象的研究，对提高石油采收效率有着重要意义。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种粘性指进现象模拟方法及装置，以实现对粘 性指进现象的模拟。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种粘性指进现象模拟方法，包括：

扫描三维多孔介质，生成与所述三维多孔介质对应的介质模型；

计算所述介质模型中每个孔隙的压力场；

在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用所述压力场控制 所述粒子在所述介质模型中运动，生成指进现象模拟结果。

优选的，所述介质模型中的孔隙包括有效孔隙及无效孔隙，

该方法还包括：剔除所述介质模型中的无效孔隙。

优选的，利用预先设置的同步辐射计算机断层扫描CT技术扫描三维多孔 介质，生成与所述三维多孔介质对应的介质模型。

优选的，所述确定所述介质模型中的孔隙为无效孔隙的过程为：

在所述孔隙中放置试探粒子；

控制所述试探粒子按照预先设置的经典扩散限制凝聚模型DLA行走规则 在所述介质模型中运动，该试探粒子每运动一下为运动一步；

判断所述试探粒子是否在预先设置的步数内行走到所述介质模型的驱替 液注入反方向前端的边界；

当否时，则确定所述孔隙为无效孔隙。

优选的，所述介质模型包括介质以及孔隙，

所述剔除无效孔隙的过程为：将所述介质模型中与该无效孔隙对应的数 值修改为区别于该介质模型中与孔隙对应的数值以及与介质对应的数值。

优选的，利用预先设置的格子玻尔兹曼方法LBM计算所述介质模型中每 个孔隙的压力场。

优选的，所述在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用所 述压力场控制所述粒子在所述介质模型中运动，生成指进现象模拟结果，包 括：

A、在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，控制其随机行走至 所述介质模型中；

B、获取所述粒子的当前位置的压力场；

C、分别获取所述介质模型中距离所述粒子当前位置最近的各个位置；

D、当所述位置为孔隙时，将该位置作为目的位置并获取该目的位置的压 力场；

E、分别针对各个所述目的位置的压力场，计算其与所述粒子的当前位置 的压力场的压差绝对值；

F、计算各个所述压差绝对值的和，得到压差绝对值和；

G、利用所述压差绝对值和以及各个所述压差绝对值，分别计算所述粒子 向各个所述目的位置的运动概率；

H、利用各个所述运动概率以及预先设置的运动规则，确定所述粒子下一 步到达的位置，并将所述位置作为所述粒子的当前位置，其中，所述位置为 各个所述目的位置中的一个；

I、判断所述粒子的当前位置是否位于预先设置在所述介质模型的驱替液 注入反方向前端的种子粒子集团周围；

J、当否时，返回执行步骤B；

K、当是时，利用预先设置的吸附规则，判断所述粒子是否作为种子粒子 被所述种子粒子集团吸附；

L、当否时，返回执行步骤B；

M、当是时，将所述粒子作为种子粒子吸附至所述种子粒子集团；

N、判断该被吸附的粒子被吸附后的位置是否位于所述介质模型的驱替液 注入方向前端的边界；

O、当是时，停止执行上述过程，生成指进现象模拟结果。

优选的，所述利用所述压差绝对值和以及各个所述压差绝对值，分别计 算所述粒子向各个所述目的位置的运动概率的公式为：

其中，所述P_i为粒子向目的位置i的运动概率，所 述P_re为预先设置的用于指示指进随机性对粒子运动的影响概率，所述P_d为预 先设置的用于指示压力场对粒子运动的影响概率，且P_re+P_d＝1，所述ΔP_i目的 位置i与粒子当前位置的压差绝对值；所述∑ΔP_i为压差绝对值和，所述N为 目的位置i的个数。

一种粘性指进现象模拟装置，包括：

扫描单元，用于扫描三维多孔介质，生成与所述三维多孔介质对应的介 质模型；

计算单元，用于计算所述介质模型中每个孔隙的压力场；

生成单元，用于在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用 所述压力场控制所述粒子在所述介质模型中运动，生成指进现象模拟结果。

优选的，所述介质模型中的孔隙包括有效孔隙及无效孔隙，

该装置还包括：剔除单元，用于剔除所述介质模型中的无效孔隙。

本申请提供一种粘性指进现象模拟方法及装置，通过扫描三维多孔介质， 生成与该三维多孔介质对应的介质模型，计算该介质模型中每个孔隙的压力 场，并在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，最后利用压力场控制粒 子在介质模型中运动，生成指进现象模拟结果，以实现对粘性指进现象的模 拟。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种粘性指进现象模拟方法流程图；

图2为本申请实施例二提供的一种粘性指进现象模拟方法流程图；

图3为本申请实施例三提供的一种粘性指进现象模拟装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

图1为本申请实施例一提供的一种粘性指进现象模拟方法流程图。

如图1所示，该方法包括：

S101、扫描三维多孔介质，生成与三维多孔介质对应的介质模型。

在本申请实施例中，优选的，当对某个三维多孔介质进行指进现象模拟 时，首先需要扫描该三维多孔介质，生成与该三维多孔介质对应的介质模型。

S102、计算介质模型中每个孔隙的压力场。

在本申请实施例中，优选的，当生成与三维多孔介质对应的介质模型后， 需要计算该介质模型中与三维多孔介质中的孔对应的孔隙的压力场。

S103、在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用压力场控制粒 子在介质模型中运动，生成指进现象模拟结果。

在本申请实施例中，当扫描三维多孔介质生成介质模型，并计算出该介 质模型中每个孔隙的压力场后，通过在该介质模型的驱替液注入方向前端释 放粒子，利用计算得到的孔隙中的压力场即可控制该粒子在介质模型中运动， 进而可生成指进现象模拟结果。

本申请提供一种粘性指进现象模拟方法，通过扫描三维多孔介质，生成 与该三维多孔介质对应的介质模型，计算该介质模型中每个孔隙的压力场， 并在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，最后利用压力场控制粒子在 介质模型中运动，生成指进现象模拟结果，以实现对粘性指进现象的模拟。

实施例二：

图2为本申请实施例二提供的一种粘性指进现象模拟方法流程图。

如图2所示，该方法包括：

S201、扫描三维多孔介质，生成与三维多孔介质对应的介质模型。

在本申请实施例中，优选的，在本申请实施例中，优选的，当对某个三 维多孔介质进行指进现象模拟时，首先需要扫描该三维多孔介质，生成与该 三维多孔介质对应的介质模型。

在本申请实施例中，优选的，利用预先设置的利用预先设置的同步辐射 CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)技术扫描三维多孔介质，生成 与三维多孔介质对应的介质模型。

S202、剔除介质模型中的无效孔隙。

在本申请实施例中，优选的，介质模型中包括与三维多孔介质中的介质 对应的介质，以及与三维多孔介质中的孔对应的孔隙，其中，介质模型中的 孔隙包括有效孔隙以及无效孔隙。

在本申请实施例中，优选的，确定介质模型中的孔隙为无效孔隙的过程 为：

1、在孔隙中放置试探粒子。

在本申请实施例中，优选的，通过扫描介质模型的方式确定介质模型中 的孔隙，并当每扫描到一个孔隙后，在该孔隙中放置试探粒子。

2、控制试探粒子按照预先设置的经典DLA(Diffusion Limited  Aggregation，扩散限制凝聚模型)行走规则在介质模型中运动，该试探粒子 每运动一下为运动一步。

在本申请实施例中，优选的，当在孔隙中放置试探粒子后，需要控制该 试探粒子按照预先设置的经典DLA行走规则在介质模型中运动，且该试探粒 子每运动一下为运动一步。

在本申请实施例中，优选的，经典DLA行走规则为现有技术，详细描述 请参见现有技术，在此不做详细介绍。

在本申请实施例中，优选的，剔除无效孔隙的过程为：将介质模型中与 无效孔隙对应的数值修改为区别于该介质模型中与孔隙对应的数值以及与介 质对应的数值。

在本申请实施例中，优选的，介质模型是一个与三维多孔介质对应的数 据体，该三维多孔介质中的各个介质在数据体中用的统一的同一个数值表示， 各个孔隙也用统一的同一个数值表示，剔除无效孔隙的方法为将各个无效孔 隙在数据体中用统一的同一个值表示，并且该表示无效孔隙的数值区别于表 示介质以及孔隙的数值。

3、判断试探粒子是否在预先设置的步数内行走到介质模型的驱替液注入 反方向前端的边界。

在本申请实施例中，优选的，当控制试探粒子按照预先设置的经典DLA 行走规则在介质模型中运动后，需判断该试探粒子是否在预先设置的运动步 数内行走到该介质模型的驱替液注入反方向前端的边界。

4、当否时，则确定该孔隙为无效孔隙。

进一步，在本申请实施例中，优选的，当试探粒子在预先设置的步数内 行走到介质模型的驱替液注入反方向前端的边界时，则确定该试探粒子初始 被放置的孔隙为有效孔隙。

S203、计算介质模型中每个有效孔隙的压力场。

在本申请实施例中，优选的，利用预先设置的LBM(Lattice Boltzmann  Method，格子玻尔兹曼方法)计算介质模型中每个有效孔隙的压力场。

S204、在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用压力场控制粒 子在介质模型中运动，生成指进现象模拟结果。

在本申请实施例中，优选的，在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒 子，利用压力场控制粒子在介质模型中运动，生成指进现象模拟结果的过程 如下：

A、在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，控制其随机行走至介质 模型中。

B、获取粒子的当前位置的压力场。

C、分别获取介质模型中距离粒子当前位置最近的各个位置。

D、当位置为孔隙时，将该位置作为目的位置并获取该目的位置的压力场。

在本申请实施例中，优选的，该步骤D当应用于上述实施例一时，为当 位置为孔隙时，将该位置作为目的位置并获取该目的位置的压力场。

在本申请实施例中，优选的，该步骤D当应用于本申请实施例二时，为 当位置为有效孔隙时，将该位置作为目的位置并获取该目的位置的压力场。

E、分别针对各个目的位置的压力场，计算其与粒子的当前位置的压力场 的压差绝对值。

F、计算各个压差绝对值的和，得到压差绝对值和。

G、利用压差绝对值和以及各个压差绝对值，分别计算粒子向各个目的位 置的运动概率。

在本申请实施例中，优选的，利用压差绝对值和以及各个压差绝对值， 分别计算粒子向各个目的位置的运动概率的公式为：

其中，P_i为粒子向目的位置i的运动概率，P_re为预 先设置的用于指示指进随机性对粒子运动的影响概率，P_d为预先设置的用于 指示压力场对粒子运动的影响概率，且P_re+P_d＝1，ΔP_i目的位置i与粒子当前位 置的压差绝对值；∑ΔP_i为压差绝对值和，N为目的位置i的个数。

H、利用各个运动概率以及预先设置的运动规则，确定粒子下一步到达的 位置，并将位置作为粒子的当前位置，其中，位置为各个目的位置中的一个。

在本申请实施例中，优选的，利用各个运动概率以及预先设置的运动规 则，确定粒子下一步到达的位置，并将位置作为粒子的当前位置的过程为：

控制随机产生一个随机数NUM，如：控制随机产生数值范围在1-100之 间的任意一个整数，当产生该整数后，令该整数除以数值范围中包括的整数 的个数(如100)得到的结果即为NUM。

在本申请实施例中，优选的，当计算得到粒子向各个目的位置的运动概 率后，将该运动概率随机划分为不同的取值范围，如：当距离粒子的当前位 置有3个目的位置，且该粒子向3个目的位置的运动概率分别为0.3、0.2、0.5 时，划分的取值范围分别为与运动概率0.2对应的取值范围0-0.2，与运动概 率0.5对应的取值范围0.2-0.7，与运动概率0.3对应的取值范围0.7-1。

判断NUM落在哪个取值范围，并将该NUM落在的取值范围对应的运动 概率对应的目的位置为该粒子下一步运动到的位置。

I、判断粒子的当前位置是否位于预先设置在介质模型的驱替液注入反方 向前端的种子粒子集团周围。

在本申请实施例中，优选的，预先在介质模型的驱替液注入反方向前端 设置种子粒子集团，初始预先设置的该种子粒子集团为与介质模型的驱替液 注入反方向前端匹配的平面。

J、当否时，返回执行步骤B。

K、当是时，利用预先设置的吸附规则，判断粒子是否作为种子粒子被种 子粒子集团吸附。

在本申请实施例中，优选的，判断粒子是否作为种子粒子被种子粒子集 团吸附的公式为：

其中，m为被驱替液流体的粘度除以驱替液流体的粘度得到的 粘度比，P为粒子作为种子粒子被种子粒子集团吸附的概率。

在本申请实施例中，优选的，随着粒子作为种子粒子被吸附到该种子粒 子集团后，该种子粒子集团并不在维持初始时预先设置的平面形状。

L、当否时，返回执行步骤B。

在本申请实施例中，优选的，当判断得到粒子不能作为种子粒子被种子 粒子集团吸附时，返回执行步骤B。

M、当是时，将粒子作为种子粒子吸附至种子粒子集团。

在本申请实施例中，优选的，当判断得到粒子能够作为种子粒子被种子 粒子集团吸附时，将粒子作为种子粒子吸附至种子粒子集团。

N、判断该被吸附的粒子被吸附后的位置是否位于介质模型的驱替液注入 方向前端的边界。

O、当是时，停止执行上述过程，生成指进现象模拟结果。

在本申请实施例中，优选的，当判断得到被吸附的粒子被吸附后的位置 位于介质模型的驱替液注入方向前端的边界时，则停止执行上述过程，将当 前种子粒子集团的形状作为模拟结果。

进一步的，在本申请实施例中，优选的，当被吸附的粒子被吸附后的位 置不位于介质模型的驱替液注入方向前端的边界时，返回执行步骤A。

本申请提供一种粘性指进现象模拟方法，通过扫描三维多孔介质，生成 与该三维多孔介质对应的介质模型，计算该介质模型中每个孔隙的压力场， 并在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，最后利用压力场控制粒子在 介质模型中运动，生成指进现象模拟结果，以实现对粘性指进现象的模拟。

实施例三：

图3为本申请实施例三提供的一种粘性指进现象模拟装置的结构示意图。

如图3所示，该装置包括：依次相连的扫描单元1、计算单元2以及生成单 元3，其中：

扫描单元1，用于扫描三维多孔介质，生成与三维多孔介质对应的介质模 型。

计算单元2，用于计算介质模型中每个孔隙的压力场。

生成单元3，用于在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用压力 场控制粒子在介质模型中运动，生成指进现象模拟结果。

在本申请实施例中，优选的，介质模型中的孔隙包括有效孔隙及无效孔 隙，且进一步的，在本申请实施例提供的一种粘性指进现象模拟装置中，还 包括：剔除单元，用于剔除介质模型中的无效孔隙。

本申请提供一种粘性指进现象模拟装置，通过扫描三维多孔介质，生成 与该三维多孔介质对应的介质模型，计算该介质模型中每个孔隙的压力场， 并在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，最后利用压力场控制粒子在 介质模型中运动，生成指进现象模拟结果，以实现对粘性指进现象的模拟。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述 的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上仅是本申请的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本 申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其 它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而 是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。