反映真实岩心连通性的2D模型构建方法

摘要

本发明提供一种反映真实岩心连通性的2D模型构建方法，该方法包括：步骤1，进行岩心微观孔隙结构图像预处理；步骤2，建立自相关函数；步骤3，根据预处理后的岩心微观孔隙结构图像和自相关函数，构建图像自相关函数与距离曲线；步骤4，从平面上应用自相关函数确定具有岩心孔隙结构特征代表性的模型尺度标准，从而确定二维模型的平面范围；步骤5，确定纵向孔隙最大贯穿深度；步骤6，进行纵向孔隙结构映射；以及步骤7，去除孤立孔隙，建立反映真实岩心孔隙结构特征及连通性的模拟模型。该反映真实岩心连通性的2D模型构建方法保证了对岩心内部微观流动模拟的可靠性和准确性，为真实反映微观油水渗流机理提供合理的参考依据。

说明书

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，特别是涉及到一种反映真实岩心连通性的2D模型构 建方法。

背景技术

三维孔隙尺度微观数值模拟模型是基于真实岩心扫描图像，识别岩心内部复杂的孔 喉空间，进行精细地网格剖分后构建的。由于孔喉空间边界形态复杂，网格剖分工作量 大，网格模型规模大，后期开展数值模拟耗时长，无法满足常规微观数值模拟计算的需 求。而且，三维孔隙模型的孔喉空间平面及纵向交叉连通，流体在孔隙中的剥蚀、分离、 聚并等过程较多，很难直观的追踪流体的流动形态，分析剩余油微观分布的作用机制。

构建孔隙尺度二维模型，一方面可以直观地展示流体微观流动形态，快速地开展剩 余油分布特征的机理分析；另一方面，剖分后网格模型规模小，计算量小，省时省力。 因此，二维模型能否反映真实岩心孔隙结构特征及连通性是模型构建的关键技术。为此 我们发明了一种新的反映真实岩心连通性的2D模型构建方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种构建的岩心微观模型与真实的岩心内部孔隙空间相似度更 高的反映真实岩心连通性的2D模型构建方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：反映真实岩心连通性的2D模型构建方法， 该反映真实岩心连通性的2D模型构建方法包括：步骤1，进行岩心微观孔隙结构图像预处 理；步骤2，建立自相关函数；步骤3，根据预处理后的岩心微观孔隙结构图像和自相关 函数，构建图像自相关函数与距离曲线；步骤4，从平面上应用自相关函数确定具有岩心 孔隙结构特征代表性的模型尺度标准，从而确定二维模型的平面范围；步骤5，确定纵向 孔隙最大贯穿深度；步骤6，进行纵向孔隙结构映射；以及步骤7，去除孤立孔隙，建立 反映真实岩心孔隙结构特征及连通性的数模模型。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤1中，选取一张扫描图像作为模型构建对象，构建区域由众多岩石骨架及孔隙 空间组成；根据图像灰度值，对孔隙和骨架进行分割处理，处理后图像变为(0,1)的二 值图像。

在步骤2中，首先定义指示函数f与模拟区域中任意位置r的关系，用指示函数f(r) 来表示：

其中，f(r)为指示函数，无量纲；r表示二值图像的空间位置；

由统计平均得到，孔隙度用指示函数表示构建两点自相关函数该 函数用指示函数表示根据研究需要初步确定微观模型构建原点及范 围。

在步骤3中，在图像模拟区域内选取任意一点作为原点，由步骤2得到，原点处自相 关函数值统计为φ，无限远处，自相关函数值为φ²，做自相关函数与距 离的函数曲线。

在步骤4中，由自相关函数与距离曲线可以得到，原点处，自相关函数为φ；距 原点距离较远时，自相关函数值为φ²；距原点N个像素，是自相关函数变化的拐点，大于 N个像素的距离时，自相关函数变化较平缓，说明N个像素内，图像的非均质程度已经得 到最大程度地体现，根据此尺度标准，选取微观模型大于N个像素的图像区域。

在步骤5中，应用孔隙半径分布曲线，选取累积分布频率为95％对应的孔隙大小，该 孔隙直径作为纵向孔隙的最大贯穿深度，该深度除以纵向扫描间隔即为可参考的纵向映 射图像数。

在步骤6中，在纵向上，将多层扫描图像纵向叠加，层层映射，得到反映底层孔隙连 通性的用二维图像。

在步骤7中，去除对流体流动不起作用的孤立孔隙，得到孔隙尺度数模模型的平面图 像，根据该图像建立反映真实岩心孔隙结构特征及连通性的数模模型。

本发明中的反映真实岩心连通性的2D模型构建方法，涉及孔隙尺度数值模拟应用及 油气田开发提高油藏采收率领域。具体地说是针对岩心扫描图像，通过自相关函数及孔 隙大小分布曲线从平面及纵向选取能代表真实岩心孔隙结构特征及连通性的模型范围， 建立孔隙尺度模拟模型，为开展岩心微观流动模拟提供基础。应用该方法可以从平面上 确定构建微观数值模拟模型的尺度标准，纵向上，兼顾孔隙的纵向深度，将底层孔隙连 通性进行映射，修正顶层平面孔隙连通性，从而得到孔隙尺度数模模型的图像基础，根 据该图像即可建立反映真实岩心孔隙结构特征及连通性的数模模型。

本发明结合数学统计自相关函数，提出了构建微观模型的最小平面尺度范围，避免 了选取最大范围扫描图像建模而带来的数值模拟的较大工作量，同时，与常规的依据单 一扫描图像建立微观模型相比，由于本方法考虑了孔隙在纵向上的贯穿深度，平面连通 性更好，构建的岩心微观模型与真实的岩心内部孔隙空间相似度更高，从而保证了对岩 心内部微观流动模拟的可靠性和准确性，为真实反映微观油水渗流机理提供合理的参考 依据。

附图说明

图1为本发明的反映真实岩心连通性的2D模型构建方法的一具体实施例的流程图；

图2是孔隙骨架分割后的二值扫描图像；

图3是图像自相关函数曲线；

图4是模拟模型平面图像；

图5是孔隙半径分布频率曲线；

图6是局部区域孔隙连通性修正前后对比图；

图7是连通性修正后模拟模型平面图像；

图8是去除孤立孔隙后模拟模型平面图像。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例， 并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的反映真实岩心连通性的2D模型构建方法的流程图。

在步骤101，岩心微观孔隙结构图像预处理。首先选取一张扫描图像作为模型构建对 象，构建区域由众多岩石骨架及孔隙空间组成。根据图像灰度值，对孔隙和骨架进行分 割处理，处理后图像变为(0,1)的二值图像。如图2，白色区域为岩石骨架，黑色区域 为孔隙。流程进入到步骤102。

在步骤102，建立自相关函数。定义指示函数f与模拟区域中任意位置r的关系，用指 示函数f(r)来表示。

其中，f(r)为指示函数，无量纲；r表示二值图像的空间位置。

由统计平均得到，孔隙度可以用指示函数表示构建两点自相关函数 该函数可以用指示函数表示根据研究需要初步确定微观模型构建原 点及范围。

研究区域流程进入到步骤103。

在步骤103，构建图像自相关函数与距离曲线。在图像模拟区域内选取任意一点 作为原点，由步骤102得到，原点处自相关函数值统计为φ，无限远处，自相关函数 值为φ²。做自相关函数与距离的函数曲线，如图3所示。流程进入到步骤104。

在步骤104，确定平面模型构建最小尺度标准。从平面上应用自相关函数确定具有岩 心孔隙结构特征代表性的模型尺度标准，从而确定二维模型的平面范围。在一实施例中， 由自相关曲线图3可以得到，原点处，自相关函数为φ＝0.31；距原点距离较远时，自相 关函数值在φ²＝0.096上下波动；距原点约20个像素，是自相关函数变化的拐点，大于20 个像素的距离时，自相关函数变化较平缓，说明20个像素内，图像的非均质程度已经得 到最大程度地体现。根据此尺度标准，选取微观模型大于20个像素的图像区域，如图4所 示。对该图像进行连通性分析可发现，无论从哪个方向注入流体，均没有一条连通性通 路使得流体从对面出口端流出，模型不具有渗流能力。流程进入到步骤105。

在步骤105，确定纵向孔隙最大贯穿深度。应用孔隙半径分布曲线，选取累积分布频 率为95％对应的孔隙大小，该孔隙直径作为纵向孔隙的最大贯穿深度。该深度除以纵向扫 描间隔即为可参考的纵向映射图像数。在一实施例中，根据图4对孔隙空间进行特征分析， 得到平面孔隙半径分布曲线，如图5所示，对应累积分布频率95％的孔隙半径为50μm。该 孔隙直径作为纵向孔隙的最大贯穿深度，该深度除以纵向扫描间隔即为可参考的纵向映 射图像数。由于本岩心扫描图像的分辨率为8.5μm，纵向扫描间隔与平面分辨率一致， 因此，为反映孔隙的纵向贯穿性，需要选择50×2÷8.5≈12张扫描图像进行映射，修正平 面孔隙的连通性。流程进入到步骤106。

在步骤106，纵向孔隙结构映射。在纵向上，将多层扫描图像纵向叠加，层层映射， 则可得到反映底层孔隙连通性的用二维图像。在一实施例中，如图6所示，分别为模型局 部区域的顶面第1张及第10张孔隙分布图，可以看出，第1张圈内岩石颗粒有胶结，而第 10张胶结消失，实际孔隙是连通的。建立二维模型时，则需要将此类孔隙的连通性同时 映射到顶面第一张图像，对第1张图像进行连通性修正。将多层扫描图像(层数由步骤105 获得)纵向叠加，层层映射，则可得到反映底层孔隙连通性的用二维图像。模型平面图 像连通性修正后如图7所示，修正后的模型具备了连通通路，有一定的渗流能力。流程进 入到步骤107。

在步骤107，去除孤立孔隙。去除对流体流动不起作用的孤立孔隙，得到孔隙尺度数 模模型的平面图像，根据该图像即可建立反映真实岩心孔隙结构特征及连通性的数模模 型。如图8所示，依据该二值图像即可建立孔隙模型，模型具有原图像的孔隙结构特征， 同时具有更好的连通性。流程结束。