[發明專利]基于數字巖石物理的高溫巖石電學特性分析方法及系統

有效

• 申請號: 202110938443.5
• 申請日: 2021-08-16
• 公開（公告）號: CN113588722B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 王思宇;譚茂金;李永杰;吳海燕;謝關寶;王謙
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（北京）
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G06F30/23;G06F119/08
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 郭衛芹

本發明公開了基于數字巖石物理的高溫巖石電學特性分析方法及系統，屬于巖石物理學的技術領域，該方法包括：S1：構建高分辨多組分的數字巖心；S2：通過分形布朗運動生成粗糙表面的裂縫，并整合到高分辨多組分的數字巖心中；S3：利用溫度和基質礦物或被包含物電阻率的關系，通過巖心電阻率與被包含物電阻率關系式求得被包含物電阻率，進而求得被包含物的電導率；S4：將不同溫度下的礦物組分電導率作為有限元算法的輸入，模擬得到不同溫度下整體數字巖心電流，轉化得到整個數字巖心的電阻率。本發明通過數值模擬方法研究高溫下巖石電學特性，拓展數字巖石物理技術在高溫儲層評價的應用。

技術領域

本發明屬于巖石物理學的技術領域，具體涉及一種基于數字巖石物理的高溫巖石電學特性分析方法及系統。

背景技術

干熱巖能源是國際社會公認的高效低碳清潔能源，地熱資源儲量巨大。高溫高壓是干熱巖儲層最為顯著的特征，干熱巖體的巖石物理學參數會受到高溫高壓環境的影響而發生變化，由溫度影響而引起的電性變化成為識別干熱巖資源的重要特征之一，準確研究高溫下干熱巖儲層電學性質對人工熱儲的建造以及促進地熱資源開發利用具有重要指導意義。高溫導致鉆井儀器無法鉆取溫度超過260℃的干熱巖巖心，在實驗室條件下對巖心進行高溫電學特性分析成本高難度大，而基于數字巖石物理技術開展干熱巖電學特性數值模擬則可有效解決這些難題。數字巖石物理技術可以構建多孔隙數字巖心模型，可精細表征巖石內部微觀結構特征，通過數值算法對溫度加以設置，可定量改變微觀參數進而分析巖石電學性質的變化規律。如果能夠開發出有效的適用于不同溫度下的電學數值模擬方法，就可以研究高溫下巖石電學特性。因此，基于三維數字巖心技術研究高溫對巖石電學特性的機理和影響規律是一個有效的手段。

目前，對于非高溫儲層，研究其電學特性多采用測井直接測量法，或者通過鉆井取心，在實驗室條件下進行巖電實驗電阻率測量。而對于高溫儲層，國內測井儀器測量溫度達到240℃，在這個溫度內可通過測井儀器進行直接測量；在實驗室條件下，可對巖心進行高溫高壓處理，再進行電阻率測量。還可對鉆井取心巖石進行X-ray?CT等掃描實驗，構建數字巖心，利用數值模擬的方法來研究巖石電學特性，研究常采用的電學數值模擬方法有隨機游走法，有限元法、格子玻爾茲曼法等。

高溫儲層巖石物理特性的研究受限于和鉆井鉆頭和測量儀器，對于超過260℃的儲層，無法通過測井手段進行測量。在實驗室高溫巖電實驗中，需要長時間對巖心進行加熱，并保持高圍壓，成本大，時間長，很難對大量巖心進行有效的定量電學特性分析。通過數字巖石物理技術研究電學特性，對于孔隙尺度跨度大，非均質性強的儲層，單一分辨率掃描實驗也無法有效對地下實際巖心進行真實的仿真建模，在數值模擬方法中，也極少有考慮溫度對孔隙結構和礦物電學特性的影響，這必然會造成電阻率計算誤差，降低最終儲層評價精度，影響儲層油氣、地熱等資源的有效開發。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的是提供基于數字巖石物理的高溫巖石電學特性分析方法及系統，旨在考慮溫度引起的巖石物理特征差異性，引入溫度和被包含物電阻率的關系以及熱開裂裂縫模型，通過數值模擬方法研究高溫下巖石電學特性，拓展數字巖石物理技術在高溫儲層評價的應用。

為了實現上述目的，本發明提供的基于數字巖石物理的高溫巖石電學特性分析方法，包括以下步驟：

S1：構建高分辨多組分的數字巖心；

S2：通過分形布朗運動生成粗糙表面的裂縫，并整合到高分辨多組分的數字巖心中；

S3：利用溫度和基質礦物或被包含物電阻率的關系，通過巖心電阻率與被包含物電阻率關系式求得被包含物電阻率，進而求得被包含物的電導率；

S4：將不同溫度下的礦物組分電導率作為有限元算法的輸入，模擬得到不同溫度下整體數字巖心電流，轉化得到整個數字巖心的電阻率。