[发明专利]一种基于Voronoi图的二维多孔介质模型构建方法

说明书

本发明涉及一种基于Voronoi图的二维多孔介质模型构建方法，包括：(1)给定二维多孔介质区域，在给定目标区域内随机布置离散点，获得离散点数据文件；(2)获得目标区域Delaunay三角网格信息；(3)构建Voronoi图；(4)更新Voronoi图；(5)对每条网格边赋予一定宽度，形成流动通道，并将其连接成网络，形成二维多孔介质模型。本发明可以形成多孔介质固体骨架的非周期性分布，从而使构建的多孔介质模型更加符合真实多孔介质结构特点。本发明具有低孔隙度低渗透率高联通性的特点，适用于研究致密岩石中的油气水流动机理及流动规律的研究。

技术领域

本发明涉及一种基于Voronoi图的二维多孔介质模型构建方法，属于多孔介质微观流动机理研究领域。

背景技术

在孔隙尺度研究单相及多相流体在多孔介质中的赋存及渗流机制，对于研究水驱油过程、页岩油气流动模式等地下资源开发过程具有重要意义。基于地层真实岩心的分析实验是研究多孔介质渗流规律的重要手段。岩心实验为了解地层渗透率、孔隙度、黏土含量等地层相关物性参数提供了重要依据。但真实岩心无法独立地改变孔隙度、孔隙壁面润湿性、联通性等岩石相关物性参数，且难以直接观察流体在岩心中的流动过程而只能统计出入端的流量压力等宏观参数，这些限制使岩心实验无法提供流体在孔隙尺度流动的机理性解释。

孔隙尺度的数值模拟则可以克服岩心实验的缺陷，能够对多孔介质物性参数进行单一因素改变从而进行敏感性分析，并可对多孔介质内的流体流动进行可视化分析，从而成为研究多孔介质内渗流机理的重要手段。多孔介质实验模型的构建则是开展孔隙尺度数值模拟的前提和基础。当前，在数值模拟领域用于微尺度渗流机制研究的多孔介质模型主要可分为基于真实岩心信息构建的多孔介质模型和人为构造多孔介质模型。基于真实岩心信息的多孔介质通常依靠CT、扫描电镜等显微设备获取真实岩心信息，从而构建包含真实孔隙空间信息的多孔介质模型，如孔隙网络模型、数字岩心等。然而，基于真实岩心构建多孔介质模型，首先需要对岩石本身进行处理并进行孔隙信息提取，构建成本较高且耗费时间。此外，基于真实岩心信息构建的多孔介质模型结构复杂，适用于分析特定地层岩石的渗流特性及流动规律，而较少用于研究普遍适用的渗流模式及流动机理。

调研国内外文献，大量结构较为简单的二维人为构造多孔介质模型被应用孔隙尺度单相及多相渗流机理的研究，如毛管束模型、小球堆积模型等，但基于规则或随机排列的方块或圆球所形成二维多孔介质存在以下几个问题：一是这类多孔介质往往具有周期性的几何结构，而真实多孔介质固体颗粒分布及其形状具有随机性；二是模型孔隙度较高，一般大于0.2，部分研究模型孔隙度大于0.5。这与实际多孔介质相差较远，特别与致密多孔介质相差较大。而大量研究表明，孔隙度是影响多孔介质渗流的一个重要影响因素。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于Voronoi图的二维多孔介质模型构建方法，克服了当前用于微尺度渗流机制研究的二维多孔介质模型几何结构周期性分布，孔隙度与实际多孔介质不符的缺点。

术语解释：

Voronoi图，又叫泰森多边形或Dirichlet图，它是由一组由连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成。

本发明的技术方案为：

一种基于Voronoi图的二维多孔介质模型构建方法，包括步骤如下：

(1)设定二维多孔介质区域长、宽尺寸分别为L_x、L_y，并建立二维坐标系，并在给定多孔介质区域内随机布置离散点，获得离散点数据文件，所述离散点数据文件包含各个离散点的坐标值；

(2)基于步骤(1)获得的离散点数据文件，获得目标区域Delaunay三角网格信息；所述目标区域Delaunay三角网格信息包含网格节点的坐标值及网格边的坐标轴信息，网格边的坐标轴信息是指网格边的两端点的坐标值；