基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法

摘要

一种基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法，包括：将获取目标储层岩心铸体薄片由标准图像转为灰度图像；分割铸体薄片灰度图像，提取岩心骨架；用八邻域边缘跟踪算法，提取岩心孔隙边界；用格子玻尔兹曼方法伪势模型，开展孔隙驱替流动模拟；参考油水密度及粘度，确定流体参数；流入端采用速度边界，流出端采用自由边界，孔隙内边界采用镜面反弹边界；设定初始状态为油相充满孔隙、初始条件为水相以特定速度从流入端流入；结合驱替倍数预期值，执行迭代运算、输出油水相分布结果；用阈值分割算法统计油相面积，计算驱替倍数与驱油效率关系曲线，完成铸体薄片微观驱替模拟驱油效率分析；满足岩心孔隙剩余油研究需要，指导油藏采收率研究。

说明书

技术领域

本发明属于油田勘探开发技术领域，尤其涉及一种基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法。

背景技术

储层岩心作为油田最基础资料，在油气勘探开发领域具有不可替代的地位。传统岩心实验，受地层取芯少、实验耗时长、不可重复等限制，难以逐层开展岩石孔隙驱替分析。数值模拟分析技术，以其成本低、耗时短、可重复等优点，应用前景广泛。

数值模拟分析通常以数字岩心为对象。对于大多数在生产油田，数字岩心样品较少、新钻井取样难以反映原始储层情况，岩心铸体薄片资料较多、能够覆盖绝大多数储层。然而，现阶段铸体薄片主要用于岩心骨架、孔隙定性观察分析；部分实验室可基于铸体薄片，实现等比例刻蚀玻璃驱替实验，但该方法制备成本高、测量误差大、实验周期长，难以大规模应用。因此，需要进行改进。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法，以解决岩心孔隙剩余油研究的技术问题。

为实现上述目的，本发明的基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法的具体技术方案如下：

一种基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法，其包括以下步骤：

第一步：获取目标储层的岩心铸体薄片，利用红绿蓝分量加权平均法，将铸体薄片由标准图像转化为灰度图像；

第二步：基于铸体薄片灰度图像，利用阈值分割法进行图像分割，提取岩心骨架；利用八邻域边缘跟踪算法，提取岩心孔隙边界；

第三步：选用格子玻尔兹曼方法的伪势模型，开展孔隙驱替流动模拟；参考油和水的密度及粘度，确定流体参数；流入端采用速度边界，流出端采用自由边界，孔隙内边界采用镜面反弹边界；

第四步：基于孔隙驱替流动模型，设定初始状态为油相充满孔隙、初始条件为水相以特定的速度从流入端流入；结合驱替倍数预期值，设定迭代步数，并执行迭代运算、输出油水相分布结果；

第五步：基于不同迭代步数的油水相分布结果，采用阈值分割算法，统计油相面积，结合流入速度与迭代步数，计算驱替倍数与驱油效率的关系曲线，完成铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析。

前述的基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法，其中，

所述第一步：岩心铸体薄片是基于目标储层的取芯样本，采用图像分析系统获取的符合预设分辨率的标准图像；红绿蓝分量加权平均法是一种数字图像处理算法，通过MATLAB软件实现；

所述第二步：阈值分割法、八邻域边缘跟踪算法是两种数字图像处理算法，通过MATLAB软件实现；

所述第三步：格子玻尔兹曼方法是一种基于介观模拟尺度的计算流体力学方法，通过C++编程实现；伪势模型是格子玻尔兹曼方法中适用于多相流动的计算模型；速度边界、自由边界、镜面反弹边界是格子玻尔兹曼方法中常用的边界条件；

所述第四步：初始条件中，水相流入速度参考油井采油速度设定，假设油井射孔段面积A、平均产液量Q，对应水相流入速度v＝Q/A；迭代步数参考驱替倍数预期值设定，假设期望开展驱替倍数为K

所述第五步：阈值分割算法采用现有的数字图像处理算法，油相分布灰度图像阈值的选取，参考储层残余油饱和度实验的测试结果确定；统计油相面积，是指在阈值分割基础上统计像素总数计算面积；

绘制驱替倍数与驱油效率关系曲线，步骤包含：统计孔隙模型总孔隙面积S

本发明的基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法的有益效果是：利用阈值分割法，提取岩心孔隙边界，进行孔隙网络建模；利用格子玻尔兹曼方法的伪势模型，进行孔隙两相驱替模拟；利用阈值分割算法，统计油相分布面积，计算对应驱油效率，实现微观驱替模拟及驱油效率定量分析。基于驱油效率认识，指导储层提高采收率研究。

附图说明

图1为本发明基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法流程图。

图2为本发明目标储层岩心铸体薄片灰度图。

图3为本发明图像分割后岩心骨架示意图。

图4为本发明岩心铸体薄片孔隙边界图。

图5为本发明驱替初始状态及流入/流出示意图。

图6为本发明孔隙驱替过程中油水分布示意图。

图7为基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法中岩心孔隙驱油效率随驱替倍数变化曲线图。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法做进一步详细的描述。

如图1所示，本发明的基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法，其包括以下步骤：

第一步：获取目标储层的岩心铸体薄片，利用红绿蓝分量加权平均法，将铸体薄片由标准图像转化为灰度图像；

第二步：基于铸体薄片灰度图像，利用阈值分割法进行图像分割，提取岩心骨架；利用八邻域边缘跟踪算法，提取岩心孔隙边界；

第三步：选用格子玻尔兹曼方法的伪势模型，开展孔隙驱替流动模拟；参考油和水的密度及粘度，确定流体参数；流入端采用速度边界，流出端采用自由边界，孔隙内边界采用镜面反弹边界；

第四步：基于孔隙驱替流动模型，设定初始状态为油相充满孔隙、初始条件为水相以特定的速度从流入端流入；结合驱替倍数预期值，设定迭代步数，并执行迭代运算、输出油水相分布结果；

第五步：基于不同迭代步数的油水相分布结果，采用阈值分割算法，统计油相面积，结合流入速度与迭代步数，计算驱替倍数与驱油效率的关系曲线，完成铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析。

本发明的基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法，其中，

该第一步：岩心铸体薄片是基于目标储层的取芯样本，采用图像分析系统获取的符合预设分辨率的标准图像；红绿蓝分量加权平均法是一种数字图像处理算法，通过MATLAB软件实现；

该第二步：阈值分割法、八邻域边缘跟踪算法是两种数字图像处理算法，通过MATLAB软件实现；

该第三步：格子玻尔兹曼方法是一种基于介观模拟尺度的计算流体力学方法，通过C++编程实现；伪势模型是格子玻尔兹曼方法中适用于多相流动的计算模型；速度边界、自由边界、镜面反弹边界是格子玻尔兹曼方法中常用的边界条件；

该第四步：初始条件中，水相流入速度参考油井采油速度设定，假设油井射孔段面积A、平均产液量Q，对应水相流入速度v＝Q/A；迭代步数参考驱替倍数预期值设定，假设期望开展驱替倍数为K

该第五步：阈值分割算法采用现有的数字图像处理算法，油相分布灰度图像阈值的选取，参考储层残余油饱和度实验的测试结果确定；统计油相面积，是指在阈值分割基础上统计像素总数计算面积；

绘制驱替倍数与驱油效率关系曲线，步骤包含：统计孔隙模型总孔隙面积S

实施例：

第一步：获取目标储层的岩心铸体薄片，利用红绿蓝分量加权平均法，将铸体薄片由标准图像转化为灰度图像；

获取目标储层的岩心铸体薄片为标准图像，通过红绿蓝分量加权平均法转化为灰度图像，具体方法如下：

1)读取图像，获取三原色分量值R、G、B；

2)选取R分量权值0.299，G分量权值0.587，B分量权值0.114；

3)加权平均灰度值0.299*R+0.587*G+0.114*B。

第二步：基于铸体薄片灰度图像，利用阈值分割法进行图像分割，提取岩心骨架；利用八邻域边缘跟踪算法，提取岩心孔隙边界；

如图2所示，铸体薄片灰度图像，岩心骨架较为显著(颗粒状、呈浅色或近黑色)；利用阈值分割方法提取骨架部分，得到如图3所示的骨架图，图示为铸体薄片二值图像，白色代表岩石孔隙、灰色代表岩石骨架；选用八邻域追踪算法，实现骨架边缘(孔隙边界)提取，得到如图4所示的孔隙边界图，图示几何不规则的曲线表示孔隙与骨架边界。

第三步：选用格子玻尔兹曼方法的伪势模型，开展孔隙驱替流动模拟；参考油和水的密度及粘度，确定流体参数；流入端采用速度边界，流出端采用自由边界，孔隙内边界采用镜面反弹边界；

选用格子玻尔兹曼方法，设置孔隙驱替流动模型，具体过程如下：

1)选用二维九向离散速度模型，及对应平衡态分布函数及演化方程；

2)根据岩心切片宏观物理尺寸、介观格子尺寸，结合流体宏观物理粘度、物理密度，确定流体介观格子碰撞频率；

为了更加真实地表征复杂几何边界，将提取孔隙边界作为流动边界，具体过程为：

1)读取铸体薄片骨架图，将孔隙空间用0标记，骨架空间用2标记，岩石边界用1标记；

2)将标记为0的区域设置为流体流动区域，将标记为1的区域设置为镜面反弹边界，将标记为2的区域设置为无流体流动区域；

3)对于切片外边界，将流入端设置为速度边界，流出端设置为自由边界，其余设置为镜面反弹边界。

第四步：基于孔隙驱替流动模型，设定初始条件，油相充满孔隙、水相以特定的速度从流入端流入；设定迭代步数，执行运算，结合迭代过程输出油水相分布结果；

如图5所示，为孔隙驱替流动模型初始状态，白色区域表示岩石骨架、黑色区域表示油相分布；在迭代过程中，水相从流入端不断流入、驱替油相从流出端流出；

如图6所示，为驱替后油水两相分布图，黑色区域表示油相分布、黑线区域表示水相分布、白色区域表示岩心骨架。

第五步：基于不同迭代步数的油水相分布结果，采用阈值分割算法，统计油相面积，结合流入速度与迭代步数，计算驱替倍数与驱油效率的关系曲线，完成铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析。

如图7所示，横坐标表示目标切片水驱油模拟的驱替倍数，纵坐标表示对应驱替倍数条件下驱油效率。图示结果表明，受岩心非均质性影响，驱油效率随驱替倍数的增长，呈非线性增大趋势。

本发明实施例中未进行说明的内容为现有技术，故，不再进行赘述。

本发明的基于铸体薄片微观驱替模拟的驱油效率分析方法的优点是：较传统实验分析方法，具有成本低、耗时短、可重复等优点，能够实现微观剩余油定量表征。本发明是以铸体薄片为对象，通过数值模拟方法，实现储层孔隙空间内两相流动驱替分析的方法。在理论公式法(行业标准SY/T5367-2010中5.3.2.2)计算采出程度公式，采出程度等于面积波及系数、厚度波及系数、驱油效率数值三者乘积。在驱油效率求解过程中，理论公式难以反映储层非均质性影响，水驱油实验结果难以精确反映不同驱替倍数下的驱油效率。本发明绘制的驱油效率曲线，能够针对不同驱替倍数精确反映对应驱油效率，提高计算采出程度的准确性，进而指导采收率研究。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。