[发明专利]一种基于CT图像的渗透率预测方法

说明书

技术领域

本发明属于石油、地质科学技术领域，涉及到一种基于CT图像的渗透率预 测方法。

背景技术

多孔介质流动一直是地质科学、油藏工程及地下水污染等相关领域研究的 主要问题。其中，岩石渗透率作为影响多孔介质流动最重要的因素之一，是进 行岩石评价的主要物性参数。岩石渗透率包括绝对渗透率和相对渗透率，它们 直接决定了岩石的储运能力、流体流动规律、流体分布及流动稳定性等。除此 之外渗透率也会对岩石的其它重要物理参数(如毛细管力分布)产生影响。因 此，准确预测岩石渗透率对相关领域的发展具有重要意义。

传统岩石渗透率主要由地震、岩芯分析、测井和试井等方法得到，但它们 有以下缺点：其一，测量结果与测量仪器精度有很大关系，不同的测量仪器和 测量方法会产生较大差异的实验结果；其二，许多测试方法也只能针对一个样 品测量，测量过程耗时。其三，测井、试井等大尺度测量方法虽然测量结果准 确，但却不易操作，耗时耗力，也无法评价岩石微观物性对渗透率的影响；其 四，对于具有各向异性的岩石的渗透率测量困难。

发明内容

为了解决传统岩石渗透率测量方法的局限与不足，本发明了提出一种基于 CT图像的渗透率预测方法，目的是为了快速准确的得到岩石的绝对渗透率值和 相对渗透率值。测量方法主要包括3个过程：CT扫描，岩石表征单元体积确定 和渗流模拟。

本发明的技术方案是：一种基于CT图像的渗透率预测方法，包括以下步骤：

1.CT扫描

利用工业X射线CT对实际岩石进行扫描，得到数字岩芯图像并对图像进 行裁剪；将数字岩芯图像二值化，得到数字岩芯图像的骨架和孔隙；

2.确定数字岩芯图像的表征单元体积

(1)从1％岩芯体积开始对数字岩芯图像随机选取至少10个1％岩芯体积的子体积，计算每个子体积的孔隙度并记录；然后以2％岩芯体积的速率逐步同步扩大每个子体积并记录新得到子体积的孔隙度，直到所有子体积的孔隙度相对大小大于95％为止，记录此时子体积的体积V1；其中，子体积的孔隙度计算公式为：(φ代表孔隙度，sum_pore代表子体积孔隙像素点总数，sum_grain代表子体积骨架像素点总数)。

(2)从1％岩芯体积开始对数字岩芯图像随机选取至少10个1％岩芯体积的子 体积，计算每个子体积的分形维数并记录。然后以2％岩芯体积的速率逐步同步 扩大每个子体积并记录新得到子体积的分形维数，直到所有子体积的分形维数 相对大小大于95％为止，记录此时子体积的体积V2。其中，子体积的分形维数 可以利用计盒算法思想，使用基于3D图像的分形盒维数算法计算得出。

(3)从1％岩芯体积开始对数字岩芯图像随机选取至少10个1％岩芯体积的子 体积，计算每个子体积的渗透率张量并记录。然后以2％岩芯体积的速率逐步同 步扩大每个子体积并记录新得到子体积的渗透率张量，直到所有子体积的渗透 率张量其矩阵对应值相对大小都大于90％为止，记录此时子体积的体积V3。其 中，子体积的渗透率张量可以基于广义达西定律和质量守恒方程，利用有限元 思想计算得到。

(4)比较V1,V2,V3，其中的最大体积就是表征单元体积。

3.渗流模拟：根据步骤(4)得到的表征单元体积从数字岩芯图像中随机选取表 征单元体积，利用渗透率计算模型对表征单元体积进行渗流过程数值模拟(如 孔隙网络模型，CFD模型等)，得到表征单元体积的绝对渗透率和相对渗透率， 此时的绝对渗透率值和相对渗透率值便可作为实际岩石渗透率的预测值。

本发明的有益效果是：

1.过程简单，很容易实现不同地质条件下岩石渗透率的多次测量。

2.测量方法可对具有各向异性的岩石的渗透率进行准确预测。

3.测量结果可以直接作为数值模拟的输入参数，测量方法适用于任何气-液- 固或液-液-固三相或多相体系的岩石渗透率预测。

4.本发明也可推广到岩石其它物性的预测。

附图说明

图1是工业X射线CT扫描岩石获取数字岩芯图像的示意图。

图2是表征单元体积获取的流程示意图。

图中：1工业X射线CT；2实际岩石样品；3数字岩芯图像；4子体积；

5计算机；6表征单元体积。

具体实施方式