图像处理技术在数字岩心建模中的应用

岩石物理的研究对象是由形状极其复杂的孔隙、岩石骨架及多相填充物组成的体系.而在传统的模拟油气藏条件下的岩心试验中,岩心的微观孔隙结构是不可被直接观察和控制的.用图像处理技术对从现场得到的二维铸体薄片进行处理,进而由二维岩心结构重构三维数字岩心.这种数字岩心能最大程度地与实际的岩石接近,能反映地层的一些真实的信息.这对岩石物理的研究有着十分重要的意义.     

基于格子玻尔兹曼方法的数字岩心孔隙流动模拟

基于格子玻尔兹曼方法的多孔介质流动模拟应用广泛,然而岩石孔隙流动的研究多数针对基于岩石切片数值重构的数字岩心,较少有真实岩心孔隙流动模拟。本文基于渤海S油田真实数字岩心开展孔隙流动模拟。利用灰度处理、图像二值化、边界跟踪等图像处理技术实现岩石孔隙网络建模,基于格子玻尔兹曼方法完成三维孔隙流动建模,实现数字岩心三维流动可视模拟,并依托模型计算开展储层孔隙度-渗透率统计分析。研究结果表明,模型计算孔隙度-渗透率关系与油田实际误差低于4.0%。     

顺序指示模拟重建三维数字岩心的准确性评价

采用X射线CT获得反映岩石微观结构的三维真实数字岩心过于昂贵和费时,因此正确评价利用岩心二维图像重建三维数字岩心的准确性具有重要的应用价值。利用顺序指示模拟方法,依据岩心的二维图像重建三维数字岩心,并计算了真实数字岩心与重建数字岩心的孔隙尺寸分布函数、局部孔隙度分布函数和平均渗流概率函数。应用有限元方法计算了重建数字岩心与真实数字岩心的体积模量和地层因素。重建数字岩心与真实数字岩心的对比表明,两者具有相同的孔隙度、变差函数和均质性,但相比真实数字岩心,重建数字岩心的平均孔隙半径偏小,孔隙连通性较差。     

数字岩心电性数值模拟方法及其发展方向

以致密砂岩为代表的非常规油气储层孔隙空间复杂导致岩石物理实验测量周期长,成本高,难以定量研究微观参数对电阻率的影响,而以X射线CT扫描为基础发展起来的数字岩心岩石物理属性模拟技术则弥补了这种不足。系统总结了基于数字岩心电性数值模拟格子波尔兹曼方法、基尔霍夫电路节点法、随机游走法以及有限元法的优缺点,探讨了目前电性数值模拟研究存在的4个主要问题:1缺乏模拟更多微观因素的方法模型;2分辨率与储层非均质性之间的矛盾;3图像分割方法的局限性;4数字孔隙格架的多解性。指出了基于数字岩心电性模拟的4个发展方向:1精细三维孔隙网络模型的构建;2基于多阈值分割方法的图像处理;3电性模拟方法模型的优化;4基于数字岩心高性能并行计算技术。该研究有助于提高致密砂岩岩石电性数值模拟研究水平,为非常规储层勘探开发奠定坚实的基础。     

虚拟岩石物理研究进展

虚拟岩石物理(或称数字岩石物理)是在地质条件约束下,利用现代数学方法与成像技术,建立数字岩心,开展物理场数值模拟,计算等效物理参数,研究岩石微观结构、物质组成与宏观等效性质之间的关系。虚拟岩石物理主要包含数字岩心建模和等效物理性质模拟两大部分,其中数字岩心对应于真实岩心,等效物理性质模拟对应于实验室物理实验,两者的结合实现了物理实验的数字仿真。虚拟岩石物理存在两种研究路线:一是按照一定的研究目的,采取适当的建模技术建立数字岩心序列,计算等效参数,系统地探讨储层特征参数与等效物理参数间的关系,这是一种间接方法;二是采用物理方法建立数字岩心,计算等效参数,并结合实验室分析测量数据、测井资料直接进行油气检测与储层评价。文中讨论了虚拟岩石物理的进展及存在的问题后认为,虚拟岩石物理已经成为物理实验的重要补充手段,将促进岩石物理学各领域的发展。     

页岩气储层岩石三维数字岩心建模——以导电性模型为例

由于页岩气储层具有低孔低渗、各向异性突出、矿物组分复杂等特点,作为基础研究的岩石物理实验开展非常困难,三维数字岩心模型的建立可为其物理特性的数值模拟奠定基础,但常规的建模方法并不适用于复杂的页岩气储层。利用页岩气储层的二维SEM—EDS图像获得其各组分的分布特征,选取导电性模拟需要的组分(孔隙、黏土矿物、黄铁矿、有机质等)以及可以体现岩石宏观特性的尺度(40μm~3),选用马尔可夫链—蒙特卡罗(MCMC)法并加以改进,分别构建各微观组分的三维模型,并将这些模型嵌套组合,最终获得包含导电性相关的矿物组分以及原始结构特征的页岩气储层微米级三维数字岩心。对建模方法和建模的结果进行了评价,结果表明建立的数字岩心模型可以进行页岩气储层导电性的数值模拟研究,也为页岩气储层其他物理性质的三维数字岩心建模提供了思路;提出了建模方法中存在的问题和不足,对以后的页岩气储层数字岩心建模方面的研究提出了建议。     

高仿真三维数字岩心建模及数字图像分析方法

高质量的数字岩心模型是微观尺度的油气层研究的基础,运用图像形态学方法模拟砂岩的成岩过程,建立三维数字岩心.通过对数字岩心模型的孔隙度,孔喉结构,粒度分布,比面等油层物理参数进行分析,发现数字岩心的成岩过程,岩心图像效果和各物理统计参数都与真实岩心高度相似,并可以初步模拟剩余油的微观分布形态.利用循环边界法消除了模型的边界效应,且适合建造大规模数字岩心是本方法在数字岩心建模上的重要突破.高仿真数字岩心建模和分析可替代物理实验获取油气储层参数,运用形态学方法分析数字岩心孔喉结构优于现有的其他方法,为进一步的微观渗流模拟打下了坚实的基础.     

储层岩石微观孔隙结构特征及其对渗透率影响

基于数字岩心研究储层岩石微观孔隙结构特征及其对渗透率的影响规律。以某地区砂岩岩心二维薄片为基础,应用过程模拟法重建数字岩心,利用改进的最大球算法提取数字岩心的孔隙网络模型并进行孔隙结构定量表征。运用逾渗理论计算孔隙网络模型的渗透率,分析孔隙结构和渗透率关系。模拟结果表明孔隙半径特征值、喉道半径特征值与渗透率之间的关系均可用Logistic函数描述,且喉道半径对储层渗透率的影响程度大于孔隙半径对其的影响。     

数字岩心技术测井应用与展望

分别从数字岩心的建模、岩石物理属性模拟及数字岩心技术在测井领域中的应用等3个方面介绍了数字岩心技术。介绍了2种建模方法——物理实验方法和数值重建方法,指出其各自优缺点。提出了数字岩石物理实验的概念,基于数字岩心进行岩石电性、声学特性、核磁共振特性及渗流特性等数值模拟实验。重点探讨了数字岩心技术在测井领域中的应用——定量分析低电阻率的成因、确定碳酸盐岩储层的饱和度指数、建立测井解释模型等。指出了数字岩心技术在测井领域的发展方向。     

数字岩石物理学及测井解释应用概论

数字岩石物理学是岩石物理学的一个新分支。数字岩石物理包括数字岩心构建、数值模拟、综合分析3个部分。数字岩心构建是数字岩石物理学的基础,为数值模拟提供高分辨率模型。数值模拟是数字岩石物理学的核心,基于数字岩心模型,利用有限元法、随机游走法等数值算法计算岩石电学、声学、输运和核磁共振弛豫等岩石物理参数。对数值模拟结果综合分...     

储层地质模型建立方法--以坪北油田延长组长6段为例

采用高分辨率层序地层学原理对坪北油田地层进行划分和对比．对目的层识别出3个中期旋回。以中期旋回为单位采用顺序指示模拟方法建立沉积微相三维模型．采用相控物性参数建模技术,利用顺序高斯模拟方法建立孔隙度、渗透率的三维模型。采用逐点比较的方法．抽稀检验了沉积微相三维模型．结果表明．分三种微相类型的符合率为66．4％．只分砂泥岩的符合率为84％;利用多个实现的概率分布能够较好地预测微相分布。     

指示主成分模拟建立分流河道砂体相模型及意义

指示主成分模拟是在提取不连续变量主成分的基础上,采用序贯指示方法模拟岩相、沉积微相的分布.该方法具有快速、实用的特点,并使用了更多的包含在原始数据中的信息.以储层地质知识库为基础,采用指示主成分模拟方法建立了研究区内萨Ⅱ7+8单元微相三维空间分布模型.与以往研究二维微相制图结果相比较,所建立的三维微相分布模型较好地揭示出河流相储层按上、中、下3套砂体及砂体空间分布的变化规律.充分说明了三维建模在揭示砂体空间非均质性方面的巨大优势,对于指导目前大庆油田高含水后期储层精细描述和潜力分析研究有实际意义.     

随机顺序指示模拟技术与应用

目前勘探阶段常用的克立格估计储层预测方法的特点是平滑内插，不能精细地描述局部小范围特征，而随机模拟能够反映储层分布的细节，有助于精细描述储层的非均质性，且能给出一定范围内的多个可选储层模型，从而提高预测的可靠性，因此，应用三维随机顺序指示模拟方法在松辽盆地北部齐家－古龙凹陷英31井区对黑帝油层砂岩分布进行了模拟，模拟结果客观地反映了黑帝庙油层砂岩分布规律。利用随机指示模拟结果，识别黑帝庙油层岩性圈闭12个，面积134．38km^2，表明随机建模可以对储层分布进行高分辨率描述，是薄互层储层和复杂岩性储层预测，描述的有效手段。     

应用多级序贯指示模拟方法模拟火烧山油田岩相

多级序贯指示模拟算法是普通序贯指示模拟算法的改进算法，保留了普通序贯指示模拟算法的简洁、快速、真实的特点，又具有可以调整相带的模拟顺序，易于实现模拟结果的后处理，使模拟结果连续、合理、更加符合实际地质情况。在对准噶尔盆地火烧山油田H3^1-1层的岩相模拟中，应用多级序贯指示模拟算法进行分阶段三维岩相模拟。模拟得到的H3^1-层三维岩相模型若干沿层切片图清楚显示了由该层的底到顶，河道发展所经历的由发育到消亡的过程。图3表1参3     

基于三维马尔可夫链模型的岩性随机模拟

应用马尔可夫链模型进行三维储层随机模拟一直是油气储层随机模拟中的难点,在二维马尔可夫链模型的基础上提出了三维马尔可夫链模型及其计算公式,解决了应用马尔可夫链进行三维储层岩性随机模拟的问题。对于水平方向岩性转移概率矩阵求取困难的问题,提出了从钻井的岩性资料出发,运用瓦尔特相律来推测其他方向岩性转移概率的方法,并推导出了利用垂直方向的转移记数矩阵求取水平方向上转移记数矩阵和转移概率矩阵的公式。在此思路下,对某地区进行岩性模拟,并与序贯指示模拟方法结果进行了对比,证明了这种方法能更准确反映砂体的空间分布特征。     

相控属性建模在苏德尔特油田贝14区块的应用

苏德尔特油田贝14区块的兴安岭群主要发育扇三角洲,物源方向为南及东南。依据测井相特征和沉积相模式,在井震联合建立的构造模型基础上,采用序贯指示模拟建立兴安岭群的沉积微相模型,然后按沉积微相类型分别设置变差函数,采用序贯高斯法对孔隙度参数进行模拟。后验精度分析表明相控储层属性建模降低了随机模拟的不确定性,提高了储层预测的精度。     

基于数字岩心的低渗透率储层微观渗流和电传导数值模拟

以数字岩心为基础的孔隙微观渗流机理研究是精细油藏描述的发展趋势,也是在微观尺度上开展提高原油采收率技术的必然选择。为详细表征孔隙空间结构,利用高级可视化软件Avizo对由CT扫描法重建的数字岩心进行可视化,直观形象地考察了孔隙度、孔喉大小和方位、孔隙空间面积、骨架体积等的定量分布,通过数字岩心数据体表面简化、三角形表面修复和三角网格优化架起了数字岩心几何模型到微观渗流模拟的桥梁,实现了微观孔隙中流体渗流和电传导数值模拟。     

基于有限体积法的致密油储层数字岩心中流动与传热研究

以新疆吉木萨尔致密油储层岩心为研究对象,利用Micro-CT扫描技术并结合先进的图像处理技术建立了具有真实孔隙结构特征的三维数字岩心及孔隙网络模型,统计获取了孔隙与喉道体积及等效直径等特征参数的分布。利用基于有限体积法(FVM)的计算流体力学(CFD)软件ANSYS FLUENT完成了三维数字岩心的渗流模拟并计算获得了岩心内部速度场与温度场的分布情况,得到了复杂孔隙空间不同流动方向的绝对渗透率大小。其微观流场计算结果显示岩心内部存在汇流通道,汇流通道的尺度对岩心不同方向的渗透率具有重要影响。所提供的方法为研究致密储层内的复杂流动与传热问题的研究提供了一种途径。