[发明专利]具有两个或更多个不混溶相的岩石的岩石物理性质的直接数值模拟

说明书

一种用于分析岩石样品的方法，所述方法包括分割对应于所述岩石样品的数字图像体积，以将所述数字图像体积中的体素与孔隙空间或固体材料相关联。对每个孔隙空间体素应用距离变换。所述距离变换将距离值指派给所述孔隙空间体素，所述距离值指定从所述孔隙空间体素到固体材料体素的距离。通过以下方式来数值模拟排驱，对于孔隙空间，选择大于预定阈值的指派给孔隙空间体素的每个距离值，以表示引入所述孔隙空间的非润湿流体的球体的半径。所述球体以对应于所述距离值的所述孔隙空间体素为中心。对所述数字图像体积进行数值分析以表征在通过所述排驱产生的非润湿流体饱和度下所述岩石样品的材料性质。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年10月31日提交的美国临时申请号62/415,050的优先权。该申请的整个公开内容通过引用并入本文中。

背景技术

在烃的生产中，获得岩层的岩石物理性质的准确地下估计对于评估岩层中含有的烃体积和制定从岩层提取烃的策略来说是重要的。传统上，对岩层样品(例如来自岩心样品或钻屑)进行物理实验室测试以测量岩石物理性质，如渗透率、孔隙率、地层因子、弹性模量等。这些测量中的一些需要很长时间，在一些情况下延续几个月，这取决于岩石本身的性质。用于进行这些测量的设备也可能非常昂贵。

由于直接测量岩石物理性质所需的成本和时间，可以应用“直接数值模拟”技术来有效地估计岩石样品的物理性质，如孔隙率、绝对渗透率、相对渗透率、地层因子、弹性模量等，所述岩石样品包括来自难以处理的岩石类型如致密气砂岩或碳酸盐岩的样品。根据这种方法，例如通过计算机断层摄影(CT)扫描获得岩石样品的三维断层摄影图像。将三维图像体积中的体素“分割”(例如通过对其亮度值进行“阈值处理”或通过另一种方法)以区分岩石基质与空隙空间。接着执行流体流动或其它物理行为如弹性或电导率的直接数值模拟，从中可以导出孔隙率、渗透率(绝对和/或相对)、弹性性质、电性质等。可以应用各种数值方法来求解或逼近模拟适当行为的物理方程。这些方法包括格子玻尔兹曼(Lattice-Boltzmann)、有限元、有限差分、有限体积数值法等。

附图说明

为了详细描述示例性实施方式，现在将参考附图，所述附图可能未按比例绘制，其中：

图1A是说明用于根据本文公开的原理构造和操作的测试系统的岩石样品来源的实例的示意性层级图；

图1B显示了根据本文公开的原理分析岩石样品的测试系统的方框图；

图1C显示了适用于根据本文公开的原理分析岩石样品的测试系统中的计算装置的方框图；

图2显示了根据本文公开的原理分析在各种饱和度条件下的岩石样品的方法的流程图。

图3A显示了适用于本文公开的各种实施方式的岩石样品的横截面显微照片；

图3B显示了根据本文公开的各种实施方式的图3A的岩石样品的数字表示。

图4显示了根据本文公开的原理在岩石样品的数字表示上执行的欧几里德距离变换的实例；

图5显示了根据本文公开的原理在岩石样品的数字表示上执行的曼哈顿距离变换的实例；

图6显示了根据本文公开的原理在岩石样品的数字表示上执行的最大内切球变换的实例；

图7显示了根据本文公开的原理通过连通组分变换鉴定的岩石样品的数字表示中的连通的实例；

图8显示了根据本文公开的原理在岩石样品的数字表示上执行的排驱过程的流程图；

图9显示了根据本文公开的原理在流体从任何一个或多个侧面侵入的岩石样品的数字表示上执行的排驱过程的应用；

图10A显示了基于根据本文公开的原理从一个侧面侵入的排驱模拟的数字岩石中的流体分布；