[发明专利]数字表征岩石渗透率的方法

说明书

本发明提供了从岩石的数字图像估计岩石的渗透率的方法。获得岩石的三维图像并对其分段，并从分段的岩石图像确定图像渗透率。从分段的图像和从分段的图像导出的非润湿液体毛细管压力曲线获得渗透率校正因子，并且将渗透率校正因子应用于图像渗透率以获得岩石的校正的图像渗透率。

技术领域

本发明涉及一种用于表征岩石渗透率的方法。特别地，本发明涉及一种从岩石的三维图像表征岩石的渗透率的方法。

背景技术

准确确定岩石的岩石物理特性(例如含烃储层中的孔隙率和渗透率)对于确定是否选择要开发的含烃储层以及开发和管理含烃储层是重要的。例如，高估含烃地层的岩石的绝对渗透率(以下称为“渗透率”)可能导致明显高估通过地层的流体流量，并因此高估可从地层中开采的烃类流体的量。高估含烃地层的岩石的渗透率可能导致井间距不正确，或者在最坏的情况下，可能导致开发出无法提供足够的烃商业开采的地层。

传统上，含烃地层岩石的岩石物理特征是通过对岩石样品进行物理测试来确定的。但是，这样的测试需要大量时间并且非常昂贵。此外，由于进行每个测试所需的时间和费用，可以处理的样品数量相对有限。

数字岩石物理学是一种技术，其可被开发来提供对含烃地层岩石的更快、更多和更便宜的分析以确定岩石的关键岩石物理特征。数字岩石物理学利用地层岩石的数字图像在孔隙尺度上模拟岩石多物理学并预测复杂岩石的性质。

渗透率是岩石性质的最基本特征之一，并用于确定流体流过含烃地层的倾向，从而可以从地层中开采出流体。当前的数字岩石物理学技术通过捕获岩石的三维图像(例如通过3-D X射线计算机断层扫描)，利用各种图像分段算法将所得图像分段为固体和空间体素，并对分段岩石图像中的流体动力学进行计算模拟以确定岩石的渗透率，从而确定岩石样品的渗透率。

但是，当前用于确定岩石渗透率的数字岩石物理学方法在渗透率的实验室测量值和使用数字岩石物理学模型计算的渗透率之间表现出显著的系统性偏移。在真实渗透率小于100mDarcy的岩石中，相对于实验室测量测得的渗透率(“真实”渗透率)，使用数字岩石物理模型计算出的渗透率始终被高估了多达10倍。该偏移在图1中以图形方式显示，其中使用常规数字岩石物理模型(ksim)计算的渗透率与实验室测得的“真实”渗透率(klab)作图。数字岩石物理模型在渗透率小于100mDarcy时相对于真实渗透率始终高估了图像渗透率，显示为在渗透率小于100mDarcy时，图像渗透率始终落在x＝y斜率(此时图像建模的渗透率等于实验室测得的真实渗透率)上方。

这种偏移不能通过各种分段算法产生的岩石微观结构差异来解释，因为只要所有相都被一致地分段，这种差异就相对较小。因此，当前的数字岩石方法相对不准确，并且高估了含烃地层岩石的真实渗透率。

需要一种改进的数字岩石物理学方法，以便从岩石的三维图像更准确地估计含烃地层岩石的渗透率。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种估计岩石的渗透率的方法，包括：获得岩石的三维图像，其中所述图像包括多个体素并且所述图像具有分辨率；通过选择所述图像的每个体素以表示所述岩石中的孔隙空间或所述岩石中的实心物质，对所述岩石的三维图像进行处理，以对所述图像进行分段；从所述岩石的分段的三维图像确定所述岩石的图像渗透率；从所述岩石的分段的三维图像得出非润湿液体毛细管压力曲线；从所述岩石的分段的三维图像和所述非润湿液体毛细管压力曲线确定一个或多个渗透率校正因子；和将所述一个或多个渗透率校正因子应用于所述岩石的图像渗透率，以获得所述岩石的校正的渗透率。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于从岩石的三维图像估计岩石的渗透率的支持反向传播实现的方法，其包括以下步骤：获得岩石的三维图像，所述三维图像具有分辨率；应用支持反向传播的训练模型对岩石的三维图像进行分段；从分段的图像确定所述岩石的图像渗透率；从所述分段的图像得出非润湿液体毛细管压力曲线；从所述非润湿液体毛细管压力曲线和所述分辨率确定一个或多个渗透率校正因子；和将所述一个或多个渗透率校正因子应用于所述岩石的图像渗透率，以获得所述岩石的校正的渗透率。