[發明專利]非均質多孔介質三維孔隙結構有限元模型的構造方法

有效

• 申請號: 202010065957.X
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111243098B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 王啟立;張鋒濤;高曉峰;鞏劍南
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06F30/23;G01N23/046;G01N15/08
• 代理公司: 北京融智邦達知識產權代理事務所(普通合伙) 11885
• 代理人: 吳強

1.一種非均質多孔介質三維孔隙結構有限元模型的構造方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S10：測定非均質多孔介質的孔隙結構參數；

步驟S20：對所述非均質多孔介質進行掃描；

步驟S30：將掃描后的圖片導入三維可視化軟件；

步驟S40：閾值分割；

步驟S50：三維可視化軟件分析孔隙結構參數，與步驟S10中的孔隙結構參數相比較，誤差在±5％之間，進入步驟S60，誤差在±5％之外，返回步驟S40；

步驟S60：根據步驟S50的參數建立有限元模型；

還包括：

步驟S70：使用步驟S10中的所述非均質多孔介質進行滲流實驗，記錄實驗參數；

步驟S80：根據步驟S10中測定的孔隙結構參數，在步驟S70的模型上設置有限元參數；

步驟S90：三維可視化軟件模擬滲流實驗，記錄實驗參數，并與步驟S7中的實驗參數進行比較，誤差在±3％之間，有限元模型建立完成，誤差在±3％之外，返回步驟S40。

2.根據權利要求1所述的非均質多孔介質三維孔隙結構有限元模型的構造方法，其特征在于，步驟S70中的滲流試驗包括：

步驟S71，利用穩態斯托克斯方程建立多孔介質內流體流動的控制模型，并將所述多孔介質劃分成多個交錯的網格；使流體在所述多孔介質內沿第一方向流動，在徑向流巖心驅替實驗的基礎上，選取不同時刻的驅替壓差和累積產量作為動態數據建立最小二乘目標函數；

步驟S72，通過徑向流巖心驅替實驗采集不同時刻的驅替壓差、累積產油量以及累積產水量數據；

步驟S73，基于模型預測值應與實際觀測值相吻合的理論，選取不同時刻驅替壓差和累積產量作為動態數據建立最小二乘目標函數，表達式為：式中，O(m)為目標函數；m為m×1階模型參數向量；T為表征向量或矩陣轉置的符號；d_obs為n×1階動態數據觀測值向量；g(m)為n×1階動態數據預測值向量；C_D為n×n階權重協方差矩陣；

步驟S74，測定三次均勻樣條模型表征油水相對滲透率曲線；

步驟S75：結合徑向流數值模擬器，利用Levenberg－Marquardt算法不斷調整擬控制參數向量x和y，每次迭代結束，通過求解上述線性方程組計算控制參數向量Cw和Co，得到滿足單調上凸性要求的三次均勻樣條形式的油水相對滲透率曲線，不斷循環迭代，使動態數據觀測值與預測值的誤差平方和達到最小，最終反演計算油水相對滲透率曲線。

3.根據權利要求1所述的非均質多孔介質三維孔隙結構有限元模型的構造方法，其特征在于，步驟S70和步驟S90中的實驗參數為：壓力、流速和流量中的任意一個或任意多個。

4.根據權利要求1所述的非均質多孔介質三維孔隙結構有限元模型的構造方法，其特征在于，步驟S60的具體過程包括：

步驟S61：重建表面網格；

步驟S62：網格修復；

步驟S63：構建體網格。

5.根據權利要求1所述的非均質多孔介質三維孔隙結構有限元模型的構造方法，其特征在于，在步驟S30和步驟S40之間，還有步驟S31：對圖片進行濾波處理。

6.根據權利要求1所述的非均質多孔介質三維孔隙結構有限元模型的構造方法，其特征在于，步驟S2中的掃描為CT掃描。

7.根據權利要求1所述的非均質多孔介質三維孔隙結構有限元模型的構造方法，其特征在于，步驟S10和步驟S50中的孔隙結構參數包括：

孔隙率、孔徑和比表面積中的任意一個參數，或任意多個參數。

8.根據權利要求1所述的非均質多孔介質三維孔隙結構有限元模型的構造方法，其特征在于，步驟S30中的三維可視化軟件為AVIZO、MIMICS或Dragonfly。