微觀孔隙結(jié)構(gòu)及剩余油仿真研究

張曉旭

摘 要：如今，國內(nèi)的大部分油田都處于高含水開采歷程，縱然使用了許多不一樣的開采方式，仍然無法幸免的需面臨增長油氣開采率和搜索殘余油的問題。通過仿真技術(shù)分析殘余油，聯(lián)合巖石微觀孔隙構(gòu)造特點(diǎn)，能夠深刻的認(rèn)識到與巖石孔滲性的微觀空隙構(gòu)造有關(guān)的參量，披露殘余油的分散規(guī)則。依托試驗(yàn)結(jié)果能夠預(yù)料到殘余油的分散狀況，給油田的開發(fā)貢獻(xiàn)了關(guān)鍵的參數(shù)數(shù)據(jù)，也對于改進(jìn)注水開采成效與增加油藏開采率有著緊要的理論和實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：模擬;數(shù)字圖像分析;殘余油;圖像分割

1 緒論

動態(tài)模型系統(tǒng)就是基于部分實(shí)物上的動態(tài)數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)，通過設(shè)置的參數(shù)，動態(tài)模型系統(tǒng)能動態(tài)模擬地下微觀剩余油的分布變化。相對于驅(qū)替實(shí)驗(yàn)，動態(tài)模擬系統(tǒng)具有操作簡單，實(shí)驗(yàn)過程短，失敗代價(jià)小，能直觀觀察到地下剩余油動態(tài)變化的優(yōu)勢。相對于在宏觀層面上的研究（油藏?cái)?shù)值研究），微觀層面上的研究更具有細(xì)節(jié)優(yōu)勢，例如自然多孔介質(zhì)內(nèi)的物理、化學(xué)和生物結(jié)構(gòu)。在對孔喉結(jié)構(gòu)進(jìn)行微觀動態(tài)模擬研究的時候，假如我們能用數(shù)字描述出剩余油的分布、孔喉流體性質(zhì)、巖石孔隙結(jié)構(gòu)和表面參數(shù)，并能找出他們幾者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，將對我們開采微觀剩余油、提高開采率具有重大意義。

2 微觀孔隙結(jié)構(gòu)數(shù)字圖像分析

2.1 喉道自動識別提取

相連接的兩個孔隙進(jìn)行連接的部分就是喉道。其是孔隙區(qū)域中比較狹窄的部分。根據(jù)孔隙提取結(jié)論來看，形態(tài)學(xué)理論就是對喉道部分進(jìn)行提取的方法，先對于喉道的寬與高的比進(jìn)行判斷，之后確定一個閾值，使用分水嶺算法，把上面所說的寬與高的比值大于之前所確定的閾值部分稱作是喉道。分水嶺計(jì)算方式可以較好得凸顯出微弱的邊緣，對于圖像上的噪音和物質(zhì)表面的輕微灰度差異都會有過度分割的對比差異。然而這種算法中對細(xì)微邊界點(diǎn)的突出效果保證了可以得到孔隙封閉的連續(xù)邊緣。

2.2 對微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算

完成了對圖像的孔隙識別后，開始對巖石的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，計(jì)算孔隙結(jié)構(gòu)的參數(shù)。由于儲層中具有多孔介質(zhì)性質(zhì)的空間分布和特性，因此在對儲層進(jìn)行評價(jià)時，利用多孔介質(zhì)的相關(guān)知識可以事半功倍。一般認(rèn)為巖石的滲透率和分形孔隙的面積頻率呈負(fù)相關(guān)。據(jù)資料顯示巖石在孔隙結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)出明顯的分維性，根據(jù)對比宏觀試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)維數(shù)我們可以確定兩者存在關(guān)聯(lián)。在同一塊區(qū)塊的不同子區(qū)塊中的分形維數(shù)存在差異，所以能夠通過研究區(qū)塊的孔隙特征以及區(qū)塊樣本的分形維數(shù)來實(shí)現(xiàn)對該區(qū)域中儲層巖石的非均質(zhì)程度的把握。

3 微觀剩余油仿真實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

3.1 微觀剩余油仿真程序?qū)崿F(xiàn)

如今通過研究相關(guān)的巖石薄片建立二維的模型進(jìn)行模擬，是我們研究水驅(qū)油過程的主要方式，也就是說我們的仿真操作僅僅存在于二維平面之上。但是因?yàn)檫@里的對象是三維空間且需要有時間參數(shù)的加入，而且由于孔喉網(wǎng)絡(luò)的不可見和復(fù)雜性，所以要建立三維模型是不現(xiàn)實(shí)的，只要可以通過對樣本資料進(jìn)行平面二維上的建模從而對水驅(qū)油這一具體過程進(jìn)行動態(tài)的研究。

3.2 計(jì)算巖石微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)

在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真操作的時候，我們能夠計(jì)算相關(guān)孔隙的參數(shù)像是直徑、面積和數(shù)目等等，同時我們還能將這些訊息轉(zhuǎn)換成文本這一形式輸出，用圖像進(jìn)行仿真分析的情況與真實(shí)環(huán)境中的情況符合，因此數(shù)據(jù)可靠。

3.3 微觀剩余油仿真模擬

按照上文的方法創(chuàng)立的數(shù)學(xué)模型和按照數(shù)學(xué)模型建立的計(jì)算機(jī)模型來實(shí)現(xiàn)剩余油仿真操作，根據(jù)操作得出的具體結(jié)果可以動態(tài)的反映出巖石微觀孔隙中的滲流情況。在流體進(jìn)行流動的時，在孔隙中的兩段壓差即為滲流動力，滲流的速度，受壓差和孔隙截面的影響，對流體的粘滯力和孔隙幾何參數(shù)都要進(jìn)行綜合考慮，然后實(shí)現(xiàn)仿真試驗(yàn)。本文中以文南油田文33塊w33-66井2651m和w152井2711m樣品巖石鑄體薄片圖像為例進(jìn)行微觀剩余油仿真試驗(yàn)。

針對w152井中2711m處采集出來的巖石樣本進(jìn)行相關(guān)的仿真研究，通過研究它的殘油分布可以發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檫@部分的巖石長期受到水的沖刷所以它的表面狀況以及孔隙之間的連通情況都很好，少有粘性物質(zhì)，如圖3-1，3-2為仿真情況。流體受到的壓力差是它在水驅(qū)油這一過程中出現(xiàn)滲流的關(guān)鍵動力，在親水的孔路里面，毛細(xì)力起促進(jìn)滲流的作用，兩者共同驅(qū)動流體。

微觀剩余油分布的情況和巖石中孔隙幾何參數(shù)和物理特性有關(guān)，當(dāng)孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連通效果不佳、非均質(zhì)情況嚴(yán)重時，剩余油在這類微觀孔隙中就比較集中。在注水的初期階段，孔隙中剩余油大多呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)的形狀;到了中期它們則表現(xiàn)為一種十分明顯的斑塊狀;在含水量十分高的時候，這里面殘留的油主要以滴的形式存在。

我們這次主要是通過分析圖像，利用仿真的方式從微觀的層次和角度對剩余油進(jìn)行了研究，在對孔隙的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的同時，全面綜合的考慮了剩余油分布的多個影響因素，模擬結(jié)果也可以通過以上規(guī)律驗(yàn)證計(jì)算出的參數(shù)是可靠的，對數(shù)學(xué)模型的參數(shù)計(jì)算結(jié)果也可以驗(yàn)證幾何因素分析的合理性，仿真模擬結(jié)果可以體現(xiàn)對剩余油分析情況的動態(tài)顯示，這對油田的實(shí)際開發(fā)中具體的技術(shù)手段實(shí)施具有重要的借鑒作用。

4 結(jié)論

經(jīng)過了上面的圖像分析和研究我們進(jìn)行綜合后得出了下面這些結(jié)論：在YUV空間下，對相關(guān)巖石采用閾值分割的辦法提取孔隙的時候得到的效果會更好一些;孔隙中的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，用數(shù)字圖像分析進(jìn)行研究獲得，巖石的面孔率等微觀孔隙幾何參數(shù)與流體的滲透過程有一定的影響作用。本文在研究過程中發(fā)現(xiàn)了數(shù)字圖像分析法相較于傳統(tǒng)計(jì)算方式具有可靠性。

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