[发明专利]一种考虑多相流和混合润湿特征的岩石核磁共振模拟方法

说明书

本发明公开了一种考虑多相流和混合润湿特征的岩石核磁共振模拟方法，属于岩石润湿性领域，具体方法包括：步骤1：构建三维数字岩石模型；步骤2：确定三维数字岩石模型的孔径大小；步骤3：构建具有混合润湿特征的岩石模型；步骤4：采用Shan‑ChenLBM方法对岩石模型进行多相流模拟，从而获得饱含油水分布的混合润湿岩石模型；步骤5：采用随机游走法对不同润湿性条件下的混合润湿岩石模型进行模拟，并采集其核磁共振CPMG脉冲序列，记录总磁化矢量信号；步骤6：对记录的总磁化矢量信号进行反演，获得一定润湿性条件下混合润湿特征岩石的T₂分布。本发明为岩石润湿性的核磁共振响应研究提供了一种解决方案。

技术领域

本发明属于岩石润湿性领域，尤其是一种考虑多相流和混合润湿特征的岩石核磁共振模拟方法。

背景技术

润湿性是指在有非混溶相流体存在时，一种流体在固体表面展开或吸附的趋势。油藏岩石润湿性是岩石物理特征参数之一，它影响孔隙流体分布状态，决定岩石微观驱替效率，制约采收率方案的制定和实施，对渗透率、饱和度等参数评价具有重要作用。

大多数储层岩石既不是完全亲水，也不是完全亲油，而具有非均质润湿特征，具体可分为斑点润湿和混合润湿。斑点润湿主要由组成岩石的矿物润湿性不同产生。混合润湿与岩石孔隙大小分布有关。原油进入原本亲水的储层，经历“老化”作用后，大孔隙的润湿性由于原油极性化合物的吸附和沉积从亲水变为亲油，而小孔隙表面则保持亲水。因此，大多数致密储层以混合润湿为主。在近十年的石油勘探开发过程中，发现的油湿和混合润湿储层越来越多。而岩石润湿性的复杂性严重影响岩石物理响应，因此明晰混合润湿如何影响储层岩石流体分布和岩石物理响应，进而量化混合润湿成为一个重要科学问题。

核磁共振作为复杂油气藏勘探必备的分析测试技术之一，通过弛豫时间等信息，获取孔隙度、渗透率、孔径分布、束缚水饱和度等岩石物理参数以及观测、分析流体分子的动态行为；是岩石润湿性研究的有效工具。由于润湿性因素在岩石样品上很难完全控制，因此模拟技术提供了解决方案。

然而，现有技术中利用岩石模型开展润湿性的核磁共振响应研究，要么简单定义孔隙为完全亲水或者完全亲油，要么使用Kovscek模型解释岩石孔隙润湿性的变化。因此，现有技术中定义的岩石模型具有如下缺点：(1)假设所有孔隙表面润湿性是均一的；(2)不区分本地润湿性和表观润湿性；(3)孔隙流体分布根据润湿膜厚度进行简化；(5)不考虑中等润湿条件。上述缺点导致基于上述岩石模型研究核磁共振对润湿性的响应存在较大的偏差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明公开了一种考虑多相流和混合润湿特征的岩石核磁共振模拟方法，为岩石润湿性的核磁共振响应研究提供一种解决方案。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种考虑多相流和混合润湿特征的岩石核磁共振模拟方法，具体方法包括：

步骤1：采用随机堆积和基于沉积过程重建方法构建三维数字岩石模型；

步骤2：根据球形颗粒表面的像素点到周围孔壁的平均距离确定三维数字岩石模型的孔径大小；

步骤3：根据油藏岩石老化特征设定颗粒表面亲水或者亲油，若步骤2计算得到的孔径R大于孔径截止值R_cutoff，则岩石表面设定为亲水，若步骤2计算得到的孔径R大于等于孔径截止值R_cutoff，则岩石表面设定为亲油,从而构建具有混合润湿特征的岩石模型；

步骤4：采用Shan-ChenLBM方法对步骤3构建的岩石模型进行多相流模拟，根据输入的可调参数计算获得岩石模型的孔隙油水分布，从而获得稳定的饱含油水分布的混合润湿岩石模型，其中，可调参数包括含油饱和度、亲水表面的接触角、亲油表面接触角大小以及演化次数；