[發明專利]數字巖石物理模型構建方法及裝置

在審

• 申請號: 201711181703.9
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN107966744A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 肖立志;田志;廖廣志
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: G01V99/00
• 分類號: G01V99/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司11205
• 代理人: 劉丹,黃健

技術領域

本發明涉及石油勘探開發技術領域，尤其涉及一種數字巖石物理模型構建方法及裝置。

背景技術

地層巖石的沉積過程對石油的勘探及開采過程影響較大，其會影響巖石的各種物理性質，包括礦物的粒徑分布，巖石的孔隙度、連通性和孔隙形狀等。采用地層建模方法可以有效的模擬實際地層沉積后的三維地層模型，為石油勘探開采提供指導意見。地層建模方法按尺度可分為油藏尺度模型、地層或測井尺度模型、巖心尺度模型和孔隙尺度模型等幾類。

目前用于地層建模的方法主要包括數字巖石物理成像方法和基于巖心二維資料分析的數值重建方法。其中數字巖石物理成像方法主要是基于微納米CT掃描、聚焦離子束-電子束雙束掃描(FIB-SEM)等物理成像技術，主要包括三個步驟：(1)巖石高分辨率三維成像；(2)圖像處理算法區分不同類型礦物和孔隙；(3)巖石物理參數數值模擬，包括電性、彈性、核磁等響應特征。巖心二維資料分析是利用二維CT或掃描電鏡圖像或鑄體薄片等巖心二維分析資料低成本高效率地通過算法得到巖石的三維圖像，按照其使用的算法主要可分為兩類，一類是隨機重建方法，包括模擬退火方法、高斯隨機場方法、多點地質統計方法、馬爾科夫鏈蒙特卡洛方法、序貫指示方法及互相關模擬方法等，該類方法主要特點是統計提取二維切片的一些信息，如連通性、孔隙度、孔隙形態等，將其用于約束重建過程直到得到的三維圖像與二維切片的統計信息在誤差允許范圍之內。第二類是模擬礦物沉積及成巖過程的過程法，主要有兩種思路:一種是等人(2002)提出的純幾何思路,該方法假設沉積顆粒只要與三個已穩定對象接觸即達到穩定狀態,穩定狀態的搜尋采取平動或轉動一個單位距離,然后逐步判斷.另一種是Jin等人(2003)采取的離散元建模方法,該方法考慮顆粒所受的重力,浮力及顆粒間摩擦力的作用,當沉積顆粒的總體勢能達到最小或閾值時便認為達到穩定狀態.

然而在目前的數字巖石物理成像方法中，物理成像技術需要破壞巖層獲取成像樣品，獲取過程十分耗時且成本較高，難以滿足實際生產的需求。而數值重建方法中，其中隨機重建基于巖心某一特定信息通過算法構建其三維模型，因此該三維模型僅表現該有關該信息的形態，具有一定的局限性，無法準確完整的表征地層巖石的各種性能，也未充分考慮在顆粒沉積過程中重力以及顆粒間摩擦力對顆粒沉積形態的影響，相比隨機重構方法，過程法在數值重建過程中考慮了礦物顆粒的在重力、內摩擦力、浮力等作用下的自然沉降過程，并且在初始的沉降過程完成后，能夠模擬地層的壓實及膠結過程，并且對連通性及滲流特性的表征的更加準確。然而，等人提出的過程法在顆粒的穩定狀態位置的搜尋和計算上算法效率較低，并且其運動方向并未考慮正在沉積的礦物顆粒與已沉積礦物顆粒產生碰撞后受到新的合力作用導致運動方向的改變。Jin等人采取的離散元建模方法考慮了礦物顆粒在重力、內摩擦力及浮力等作用下發生沉積，更加接近真實情況，但是其在計算沉積礦物的總體勢能時算法比較復雜，計算量大。計算效率低，針對常見的多礦物、多尺度孔隙并存的地層類型，無法有效的建立多尺度多礦物地層模型，因此也無法為實際的勘探開采提供準確指導意見。

發明內容

基于上述技術問題，本發明提供一種數字巖石物理模型構建方法及裝置，能夠有效提高數字巖石物理模型的真實性和有效性，為石油勘探和開采提供指導性意見。

本發明提供一種數字巖石物理模型構建方法，包括：

獲取沉積區域的邊界條件、沉積區域內的已沉積礦物顆粒的位置和粒徑、以及待沉積礦物顆粒的初始位置和粒徑。

根據沉積區域的邊界條件、已沉積礦物顆粒的位置和待沉積礦物顆粒的初始位置確定待沉積礦物顆粒在沉積過程中與已沉積礦物顆粒發生至少一次的碰撞后在沉積區域內的終止位置。

根據待沉積礦物顆粒的粒徑和終止位置、以及已沉積礦物顆粒的位置和粒徑確定更新后的已沉積礦物顆粒的位置和粒徑。

根據更新后的已沉積礦物顆粒的位置和粒徑，以及沉積區域的邊界條件建立沉積區域內的巖石礦物顆粒的形態模型。

本發明還提供一種數字巖石物理模型構建裝置，包括：

獲取模塊，用于獲取沉積區域的邊界條件、沉積區域內的已沉積礦物顆粒的位置和粒徑、以及待沉積礦物顆粒的初始位置和粒徑。

第一分析模塊，用于根據沉積區域的邊界條件、已沉積礦物顆粒的位置和待沉積礦物顆粒的初始位置確定待沉積礦物顆粒在沉積過程中與已沉積礦物顆粒發生至少一次的碰撞后在沉積區域內的終止位置。

第二分析模塊，用于根據待沉積礦物顆粒的粒徑和終止位置、以及已沉積礦物顆粒的位置和粒徑確定更新后的已沉積礦物顆粒的位置和粒徑。