[发明专利]裂缝网络三维数字岩心建模方法

说明书

本发明提供一种裂缝网络三维数字岩心建模方法，该裂缝网络三维数字岩心建模方法包括：步骤1，采用CT扫描方法或数值方法建立岩石基质三维数字岩心；步骤2，基于裂缝分布满足分形特征的假设条件，采用随机方法生成分形离散裂缝网络FDFN；以及步骤3，将FDFN离散化后与基质数字岩心逐体素叠合后得到裂缝网络三维数字岩心。该裂缝网络三维数字岩心建模方法能够解决裂缝性储层难以获取代表性岩心的困难，同时也为裂缝性储层岩石物理属性的数值模拟研究提供了研究平台，因此极具推广价值。

技术领域

本发明涉及岩石物理研究领域，特别是涉及到一种裂缝网络三维数字岩心建模方法。

背景技术

数字岩心的建模方法主要有两大类：一类是物理方法，通过实验仪器对岩心样品直接成像构建数字岩心，主要有序列二维薄片叠加成像方法、共焦激光扫描方法和无损X射线CT扫描成像方法；另一类是数学方法，是以高精度二维薄片图像为基础，通过随机模拟或地质过程模拟重建三维数字岩心。

由于序列二维薄片叠加成像方法对样品表面重复的切割、刨光和成像需要花费大量的时间，而共焦激光扫描方法构建的数字岩心相当于二维薄片厚度的伪三维数字岩心，因此在实际构建数字岩心过程中较少使用，实际应用中常用的构建数字岩心的物理方法是无损X射线CT扫描成像方法。

目前主要有两种类型的X射线CT扫描系统用于构建储层岩石的数字岩心，一种是使用工业X射线发生器产生X射线的台式微CT扫描系统；另一种是采用同步加速器作为X射线发生器的同步加速微CT扫描系统。虽然现在先进的台式微CT扫描系统可以获得分辨率为5um 甚至更高分辨率的数字岩心，但是文献中高质量的数字岩心都是用同步加速微CT扫描系统获得的。澳大利亚国立大学于2004年建立了数字岩心实验室，应用自制的微CT扫描系统对数字岩心构建技术进行了广泛深入的研究，构建了直径为5cm，最大视域为55mm，分辨率小于2um的柱塞岩心的数字岩心。

采用物理方法构建数字岩心具有直接和准确的优点，但是费用较高，由于岩心的二维高分辨率薄片图像在地质研究中经常用到，是一种造价较低的反映岩心微观结构的岩心资料。因此提出采用数学方法重建数字岩心，目前主要有随机方法和过程模拟方法。随机方法主要包括高斯随机场方法、模拟退火法、顺序指示模拟方法、多点地质统计学方法和马尔科夫链方法。

1974年，Joshi首次提出了重建三维数字岩心的高斯随机场方法。1997年，Hazlett提出了重建三维数字岩心的模拟退火方法。2003年，Keehm利用顺序指示模拟(SISIM) 算法重建了三维数字岩心。这三种方法建立的数字岩心在孔隙度较低时连通性较差。2004 年，Okabe借鉴地质建模过程中常用的地质统计学方法，开发了从岩心二维薄片图像重建三维数字岩心的多点地质统计学方法。Wu等人基于马尔科夫随机网格统计模型重建了三维数字岩心。这两种方法建立的数字岩心孔隙连通性较好。与随机方法引入随机函数重建数字岩心不同，1997年，和Bakke应用不同颗粒半径的球体通过模拟岩石的沉积过程、压实过程和成岩过程重建了数字岩心。过程模拟法建立的数字岩心孔隙连通性较好，但是一般只适用于成岩过程简单岩石的数字岩心的重建。

从目前众多的数字岩心建模方法来看，主要集中在孔隙性储层数字岩心的建模方法研究而对裂缝性储层数字岩心建模方法的研究较少。由于裂缝性储层选取代表性岩心比较困难，急需提出一种裂缝性储层三维数字岩心的重建方法，从而为裂缝性储层岩石物理属性研究提供有效的分析方法。为此我们发明了一种新的裂缝网络三维数字岩心建模方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种数字岩心建模方法，从而克服裂缝性储层难以获取代表性岩心的困难，同时为裂缝性储层岩石物理研究提供新的数值模拟的裂缝网络三维数字岩心建模方法。