一种针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别方法

1.本发明属于石油开发技术领域，具体涉及一种针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别方法。


背景技术：

2.石油作为国家战略资源，提高石油采收率一直是保证国家战略安全的重要手段。在当前油田大多进入高含水及特高含水期，前期大量水驱开采导致区块地层内仅有部分孔隙内的流体参与流动，形成了固定的渗流路径，导致这些区块的采出液含水率不断增加、采收率不断下降。现有的提高采收率技术主要是通过改变原有渗流路径来实现的，如粘弹性颗粒驱油是通过粘弹性颗粒封堵原渗流路径，扩大水的波及区范围，增加地层中被动用的孔隙，以达到提高采收率的目的。波及区的提取以及动用孔隙的识别对研究采收率提高技术的机理及效果具有重要意义。
3.目前通过渗流场提取和识别动用孔隙的方法主要是通过对渗流过程的速度场进行分析，给定一个速度阈值，认为速度场中大于该阈值的区域即为渗流区域。但该方法并不能准确提取和识别有效的动用孔隙，一部分速度大于阈值的区域中流体最终流向了静止区域(未波及区)，该区域并非有效的动用孔隙，而现有方法又不能将该区域准确剔除。因此需要一种针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别方法。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别方法，本发明通过孔隙分区和示踪粒子跟踪，能够识别多孔介质中微观流动所波及动用的孔隙区域。
5.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
6.一种针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别方法，包括如下过程：
7.对多孔介质的几何结构进行分区，将多孔介质划分为多个孔隙分区；
8.获取多孔介质中流动达到稳态后的速度场；
9.在多孔介质入口处释放示踪粒子，获取示踪粒子在多孔介质中稳态速度场下流动至多孔介质出口时所经过的所有孔隙分区的信息；
10.利用示踪粒子经过的所有孔隙分区的信息，对示踪粒子经过的所有孔隙分区进行可视化，实现多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别。
11.优选的，所述多孔介质的几何结构中包含多个孔隙以及连接任意两个相邻孔隙之间的喉道，
12.优选的，对多孔介质的几何结构进行分区时，利用最大球方法提取孔隙中轴作为孔隙网络，孔隙网络格点为孔隙，孔隙网络边为通道，孔径最小的地方为喉道位置；
13.根据孔隙中轴将孔隙从喉道处进行分割，形成多个孔隙分区。
14.优选的，获取多孔介质中流动达到稳态后的速度场时，针对预设的驱油算例，获得
需要提取渗流路径的时刻的稳定的速度场数据。
15.优选的，所述示踪粒子采用无碰撞体积的点；所述示踪粒子某一时刻的运动速度通过被跟踪流体速度场在示踪粒子当前位置插值得到，所述示踪粒子碰到壁面后做完全弹性碰撞。
16.优选的，在多孔介质入口处释放示踪粒子，获取示踪粒子在多孔介质中稳态速度场下流动至多孔介质出口时所经过的所有孔隙分区的信息的过程包括：
17.在多孔介质入口处释放示踪粒子，用拉格朗日方法跟踪示踪粒子的运动，直至不会再有示踪粒子从多孔介质出口流出，统计所有流出多孔介质的计算域的示踪粒子数目以及每个孔隙分区内流过的最终流出计算域的示踪粒子数目。
18.优选的，利用示踪粒子经过的所有孔隙分区的信息，对示踪粒子经过的所有孔隙分区进行可视化的过程包括：
19.对于每个孔隙分区，计算该孔隙分区内流过的最终流出计算域的示踪粒子数目与所有流出计算域的示踪粒子数目的比值，并在整个计算域内对可视化表征不同孔隙分区中的该比值，实现多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别。
20.本发明还提供了针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别系统，包括：
21.分区模块：用于对多孔介质的几何结构进行分区，将多孔介质划分为多个孔隙分区；
22.速度场获取模块：用于获取多孔介质中流动达到稳态后的速度场；
23.计算模块：用于在多孔介质入口处释放示踪粒子，获取示踪粒子在多孔介质中稳态速度场下流动至多孔介质出口时所经过的所有孔隙分区的信息；
24.识别模块：用于利用示踪粒子经过的所有孔隙分区的信息，对示踪粒子经过的所有孔隙分区进行可视化，实现多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别。
25.本发明还提供了一种电子设备，包括：
26.一个或多个处理器；
27.存储装置，其上存储有一个或多个程序；
28.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别方法。
29.本发明还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别方法。
30.本发明具有如下有益效果：
31.本发明针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别方法针对多孔介质微观渗流过程，在取得多孔介质几何结构和内部渗流速度场的情况下：1)对多孔介质几何结构进行分区，得到多个孔隙分区，用这些孔隙分区对动用孔隙进行表征，得到定量化的表征结果；2)对渗流速度场，释放示踪粒子并跟踪其运动，模拟流体在多孔介质中的实际流动情况，只统计最终流出多孔介质的示踪粒子所流经的分区，表明只在这些分区中形成了渗流通路，相比于直接通过渗流场速度大小来识别动用孔隙的方法，本发明显著提高了动用孔隙识别的准确度。
附图说明
32.图1为本发明实施例中多孔介质几何结构图；
33.图2为本发明实施例中多孔介质孔隙分区图；
34.图3为本发明实施例中被跟踪流体的速度场；
35.图4(a)为本发明实施例中0s时刻的粒子分布图，图4(b)为本发明实施例中0.25s时刻的粒子分布图，图4(c)为本发明实施例中0.5s时刻的粒子分布图，图4(d)为本发明实施例中0.75s时刻的粒子分布图，图4(e)为本发明实施例中1.0s时刻的粒子分布图，图4(f)为本发明实施例中1.25s时刻的粒子分布图，图4(g)为本发明实施例中1.5s时刻的粒子分布图；
36.图5本发明实施例中得到的孔隙动用区域图。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
38.参照图1
‑
图5，本发明针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别方法包括如下步骤：
39.步骤1，对一个给定的多孔介质，利用最大球方法提取孔隙中轴作为孔隙网络，孔隙网络格点为孔隙，孔隙网络边为通道，孔隙网络中孔径最小的地方为喉道位置；根据孔隙中轴将孔隙从喉道处进行分割，形成多个孔隙分区，喉道为不同分区间的交界面；
40.步骤2，针对特定的驱油算例，获得需要提取渗流路径的时刻的速度场数据；
41.步骤3，设置示踪粒子，该示踪粒子无碰撞体积，随流体速度场运动，运动速度由速度场插值得到，记录示踪粒子运动过程中所经过分区的索引序列，示踪粒子与壁面碰撞后做完全弹性碰撞；
42.步骤4，从多孔介质入口随机释放m个粒子，用拉格朗日方法跟踪粒子在孔隙中的运动，直至不会再有粒子从多孔介质出口流出计算域为止，统计所有流出计算域的粒子数目n，以及每个孔隙分区内流过的最终流出计算域的粒子数目o；
43.步骤5，在每个分区中计算o/n的值，并在整个计算域内通过不同颜色来可视化的表征不同分区中该值的不同。
44.通过以上步骤，最终可以得到以o/n的值表征的动用孔隙区域及其相对重要性，实现多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别。
45.实施例
46.本实施例的针对多孔介质渗流过程中微观动用孔隙的识别方法将以图1所示的多孔介质为例进行详细说明，包括如下步骤：
47.1、前期准备工作：
48.对于一个给定的多孔介质几何，需要完成两个准备工作：即多孔介质分区和被跟踪流体速度场的获取。
49.1.1、多孔介质分区：
50.图1是一个多孔介质的几何结构图，其中包含多个孔隙以及连接任意两个相邻孔隙之间的喉道，孔隙和喉道的关系是：一个孔隙为三个及以上喉道的交汇点，一个喉道连接两个孔隙。多孔介质分区就是将每个孔隙所在的几何划分为同一个区域，两个相邻区域的
边界为连接这两个孔隙的喉道的最窄处。经过一系列的计算操作后，最终可以得到如图2所示的孔隙分区图，颜色相同的连通区域为同一分区，具有唯一且不重复的分区编号。
51.1.2、被跟踪流体速度场的获取
52.通过前处理的计算，得到被跟踪流体在多孔介质中流动达到稳态后的速度场，如图3所示。
53.2、波及区的提取：
54.本方法中波及区的提取是通过在多孔介质入口处释放示踪粒子，粒子在被跟踪流体速度场中按照当前时刻所在位置的速度进行运动，记录粒子经过的所有分区的信息，最终将这些信息整理并可视化来实现的。
55.2.1、示踪粒子的设置
56.本方法中所用到的示踪粒子为无碰撞体积的点，某一时刻的运动速度通过被跟踪流体速度场在当前位置插值得到的，碰到壁面后做完全弹性碰撞。示踪粒子在运动过程中将记录其运动所经历的时长以及所经过的分区列表。
57.2.2、示踪粒子的释放及跟踪
58.如图4(a)
‑
图4(g)所示，展示的是不同时刻下的粒子分布图，在孔隙结构入口处释放1000个示踪粒子，这些粒子随流体速度场而运动。最后当计算达到稳态时，194个粒子运动到出口，其余的粒子运动至多孔介质内速度为0的区域，无法在流体速度的作用下运动至出口。只统计最终运动到出口的194个粒子的运动时长和所经过的分区列表。
59.2.3孔隙动用区域的可视化
60.对于每个孔隙分区，统计流过该孔隙分区并最终运动到出口的粒子的数目，则最终可以得到如图5所示的孔隙动用区域图，其中不同颜色所对应的数字为在所有运动到出口的粒子中，流经该分区的粒子数目的占比，以此可以表征该分区在整个渗流过程中的重要程度。该数值越大，则说明流经该分区的粒子数越多，该分区就越是主要的渗流波及动用区。