[发明专利]可靠地预测孔隙渗透性趋势的数字岩石分析系统及方法

说明书

岩石与其他材料的孔隙结构可经由显微镜而确认并进行数字仿真，以决定流经材料的流体的特性。为了决定延伸范围上的孔隙渗透性，即使在操作小型模型时，一些揭露的方法具体实施例取得样品的三维的孔隙/基质模型；测量以子体积尺寸为函数的孔隙度相关参数变化的分布；测量以子体积尺寸为函数的连接性相关参数；至少部分基于所述孔隙度相关参数变化的分布与所述连接性相关参数，导出以子体积尺寸为函数的可达孔隙度范围；选择提供最大可达孔隙度范围的子体积尺寸；找出与所述最大可达孔隙度范围相关联的渗透性数值；及显示以孔隙度为函数的所述渗透性数值。

技术领域

本申请案主张由Giuseppe De Prisco和Jonas Toelke在2013年8月21日所申请的美国非临时申请案第13/972,772号(名称为“可靠地预测孔隙渗透性趋势的数字岩石分析系统及方法”)的优先权，所述非临时申请案主张由Giuseppe De Prisco在2012年8月23日所申请的美国临时申请案第61/692,541号(名称为“可靠地预测孔隙渗透性趋势的数字岩石分析系统及方法”)的优先权，这些文献都藉由引用形式而并入本文。

背景技术

电子显微镜给科学家与工程师提供了对其工作的材料有更佳了解的一种方式。在高度放大下，可明显看到许多材料(包含岩石与骨骼)都具有允许流体流动的多孔微结构。此种流体流动通常受到高度关注，例如在地下油气层(hydrocarbon reservoirs)中。因此，就材料的流动相关特性而言，已经花费了大量心力来特征化材料，包括孔隙度、渗透性，以及这两者之间的关系。

科学家一般是在实验室中在样品上施以有压力差范围的选择的流体。这类测试通常需要数周，并且充满难度，包括需要高温、压力与流体体积、泄漏与设备故障的风险、以及不精确的初始条件。(与流动相关的测量通常不仅与施加的流体和压力有关，还与样品的历史有关。此实验应该要以天然状态的样品开始，但一旦样品已经从它的原始环境中移除，即难以达到这个状态。)

因此，业界已经转以数字岩石分析，以快速、安全且可重复的方式来特征化材料的流动相关特性。可取得及使用材料孔隙结构的数字代表来特征化材料的流动相关特性。然而，数字代表的尺寸通常被证明是一项重要的因子，原因在于过小的模型无法作为实体材料的代表，且过大的模型将消耗不适当的计算资源量而仅产生极少效益或无额外效益。在某些例子中，模型的尺寸是由设备限制所决定的，且必须对模型做最佳的利用。会需要使数字岩石模型的尺寸优化，并使可从数字岩石模型导出的信息量最大化。

附图说明

因此，本文揭露了数字岩石分析系统与方法，可于延伸的孔隙度范围中测量渗透性。在图中：

图1显示了一种示例性的高分辨率聚焦离子束与扫描式电子显微镜。

图2显示了一种示例性的高性能计算网络。

图3A显示了一种示例性的样品体积表示。

图3B显示了一种用于执行样品分析的示例性的坐标系统。

图4显示了划成切片的模型区域的示例性的部分。

图5A显示了一种子体积孔隙度的示例性的分布。

图5B至图5C显示了孔隙度相关参数变化的示例性的分布。

图6显示了分布矩(moment)对子体积尺寸的相关性。

图7A显示了利用随机定位的次达西(sub-Darcian)子体积而导出的示例性的孔隙度-渗透性趋势。

图7B显示了藉由以条件概率定位子体积而导出的示例性的孔隙度-渗透性趋势。

图8是示例性的分析方法的流程图。