一种粘性指进现象模拟方法及装置制造方法
【专利摘要】本申请提供一种粘性指进现象模拟方法及装置，通过扫描三维多孔介质，生成与该三维多孔介质对应的介质模型，计算该介质模型中每个孔隙的压力场，并在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，最后利用压力场控制粒子在介质模型中运动，生成指进现象模拟结果，以实现对粘性指进现象的模拟。
【专利说明】一种粘性指进现象模拟方法及装置
【技术领域】
[0001]本申请涉及油气藏开发【技术领域】，特别是涉及一种粘性指进现象模拟方法及装 置。
【背景技术】
[0002]粘性指进是当在三维多孔介质中用低粘流体驱替高粘流体时，驱替前缘产生的不 稳定现象，其普遍存在于通过油藏驱油方法进行油田开采的众多驱替过程中，粘性指进现 象的产生导致了驱替效率的下降和对驱替过程控制难度的增加，进而导致石油采收效率的 降低。模拟粘性指进现象有助于对粘性指进现象的研究，对提高石油采收效率有着重要意 义。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本申请提供一种粘性指进现象模拟方法及装置，以实现对粘性指进现 象的模拟。
[0004] 为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
[0005] -种粘性指进现象模拟方法，包括：
[0006] 扫描三维多孔介质，生成与所述三维多孔介质对应的介质模型；
[0007] 计算所述介质模型中每个孔隙的压力场；
[000S]在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用所述压力场控制所述粒子 在所述介质模型中运动，生成指进现象模拟结果。
[0009] 优选的，所述介质模型中的孔隙包括有效孔隙及无效孔隙，
[0010] 该方法还包括：剔除所述介质模型中的无效孔隙。
[0011] 优选的，利用预先设置的同步辐射计算机断层扫描CT技术扫描三维多孔介质，生 成与所述三维多孔介质对应的介质模型。
[0012] 优选的，所述确定所述介质模型中的孔隙为无效孔隙的过程为：
[0013] 在所述孔隙中放置试探粒子；
[0014]控制所述试探粒子按照预先设置的经典扩散限制凝聚模型DLA行走规则在所述 介质模型中运动，该试探粒子每运动一下为运动一步；
[0015] 判断所述试探粒子是否在预先设置的步数内行走到所述介质模型的驱替液注入 反方向前端的边界；
[0016] 当否时，则确定所述孔隙为无效孔隙。
[0017] 优选的，所述介质模型包括介质以及孔隙，
[0018]所述剔除无效孔隙的过程为：将所述介质模型中与该无效孔隙对应的数值修改为 区别于该介质模型中与孔隙对应的数值以及与介质对应的数值。
[0019]优选的，利用预先设置的格子玻尔兹曼方法LBM计算所述介质模型中每个孔隙的 压力场。
[0020] 优选的，所述在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用所述压力场 控制所述粒子在所述介质模型中运动，生成指进现象模拟结果，包括：
[0021] A、在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，控制其随机行走至所述介质 検型中；
[0022] B、获取所述粒子的当前位置的压力场；
[0023] C、分别获取所述介质模型中距离所述粒子当前位置最近的各个位置；
[0024] D、当所述位置为孔隙时，将该位置作为目的位置并获取该目的位置的压力场； [0025] E、分别针对各个所述目的位置的压力场，计算其与所述粒子的当前位置的压力场 的压差绝对值；
[0026] F、计算各个所述压差绝对值的和，得到压差绝对值和；
[0027] G、利用所述压差绝对值和以及各个所述压差绝对值，分别计算所述粒子向各个所 述目的位置的运动概率；
[0028] H、利用各个所述运动概率以及预先设置的运动规则，确定所述粒子下一步到达的 位置，并将所述位置作为所述粒子的当前位置，其中，所述位置为各个所述目的位置中的一 个；
[0029] I、判断所述粒子的当前位置是否位于预先设置在所述介质模型的驱替液注入反 方向前端的种子粒子集团周围；
[0030] J、当否时，返回执行步骤B ;
[0031] K、当是时，利用预先设置的吸附规则，判断所述粒子是否作为种子粒子被所述种 子粒子集团吸附；
[0032] L、当否时，返回执行步骤B ;
[0033] M、当是时，将所述粒子作为种子粒子吸附至所述种子粒子集团；
[0034] N、判断该被吸附的粒子被吸附后的位置是否位于所述介质模型的驱替液注入方 向前端的边界；
[0035] 0、当是时，停止执行上述过程，生成指进现象模拟结果。
[0036] 优选的，所述利用所述压差绝对值和以及各个所述压差绝对值，分别计算所述粒 子向各个所述目的位置的运动概率的公式为：
[0037] f = 4# + *尋，其中，所述Pi为粒子向目的位置i的运动概率，所述 为预先设置的用于指示指进随机性对粒子运动的影响概率，所述Pd为预先设置的用于指示 压力场对粒子运动的影响概率，且I\e+Pd = 1，所述APi目的位置i与粒子当前位置的压差 绝对值；所述Σ Λ PiS压差绝对值和，所述N为目的位置i的个数。
[0038] 一种粘性指进现象模拟装置，包括：
[0039] 扫描单元，用于扫描三维多孔介质，生成与所述三维多孔介质对应的介质模型；
[0040] 计算单元，用于计算所述介质模型中每个孔隙的压力场；
[0041] 生成单元，用于在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用所述压力 场控制所述粒子在所述介质模型中运动，生成指进现象模拟结果。
[0042] 优选的，所述介质模型中的孔隙包括有效孔隙及无效孔隙，
[0043] 该装置还包括：剔除单元，用于剔除所述介质模型中的无效孔隙。
[0044]本申请提供一种粘性指进现象模拟方法及装置，通过扫描三维多孔介质，生成与 该三维多孔介质对应的介质模型，计算该介质模型中每个孔隙的压力场，并在介质模型的 驱替液注入方向前端释放粒子，最后利用压力场控制粒子在介质模型中运动，生成指进现 象模拟结果，以实现对粘性指进现象的模拟。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0046] 图1为本申请实施例一提供的一种粘性指进现象模拟方法流程图；
[0047] 图2为本申请实施例二提供的一种粘性指进现象模拟方法流程图；
[0048]图3为本申请实施例三提供的一种粘性指进现象模拟装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0049]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050] 实施例一：
[0051]图1为本申请实施例一提供的一种粘性指进现象模拟方法流程图。
[0052] 如图1所示，该方法包括：
[0053] S101、扫描三维多孔介质，生成与三维多孔介质对应的介质模型。
[0054] 在本申请实施例中，优选的，当对某个三维多孔介质进行指进现象模拟时，首先需 要扫描该三维多孔介质，生成与该三维多孔介质对应的介质模型。
[0055] S102、计算介质模型中每个孔隙的压力场。
[0056] 在本申请实施例中，优选的，当生成与三维多孔介质对应的介质模型后，需要计算 该介质模型中与三维多孔介质中的孔对应的孔隙的压力场。
[0057] S103、在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用压力场控制粒子在介质 模型中运动，生成指进现象模拟结果。
[0058] 在本申请实施例中，当扫描三维多孔介质生成介质模型，并计算出该介质模型中 每个孔隙的压力场后，通过在该介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用计算得到 的孔隙中的压力场即可控制该粒子在介质模型中运动，进而可生成指进现象模拟结果。
[0059] 本申请提供一种粘性指进现象模拟方法，通过扫描三维多孔介质，生成与该三维 多孔介质对应的介质模型，计算该介质模型中每个孔隙的压力场，并在介质模型的驱替液 注入方向前端释放粒子，最后利用压力场控制粒子在介质模型中运动，生成指进现象模拟 结果，以实现对粘性指进现象的模拟。
[0060] 实施例二：
[0061] 图2为本申请实施例二提供的一种粘性指进现象模拟方法流程图。
[0062] 如图2所示，该方法包括：
[0063] S201、扫描三维多孔介质，生成与三维多孔介质对应的介质模型。
[0064] 在本申请实施例中，优选的，在本申请实施例中，优选的，当对某个三维多孔介质 进行指进现象模拟时，首先需要扫描该三维多孔介质，生成与该三维多孔介质对应的介质 模型。
[0065] 在本申请实施例中，优选的，利用预先设置的利用预先设置的同步辐射 CT (Computed Tomography，计算机断层扫描）技术扫描三维多孔介质，生成与三维多孔介质 对应的介质模型。
[0066] S202、剔除介质模型中的无效孔隙。
[0067] 在本申请实施例中，优选的，介质模型中包括与三维多孔介质中的介质对应的介 质，以及与三维多孔介质中的孔对应的孔隙，其中，介质模型中的孔隙包括有效孔隙以及无 效孔隙。
[0068] 在本申请实施例中，优选的，确定介质模型中的孔隙为无效孔隙的过程为：
[0069] 1、在孔隙中放置试探粒子。
[0070] 在本申请实施例中，优选的，通过扫描介质模型的方式确定介质模型中的孔隙，并 当每扫描到一个孔隙后，在该孔隙中放置试探粒子。
[0071] 2、控制试探粒子按照预先设置的经典DLA (Diffusion Limited Aggregation,扩 散限制凝聚模型）行走规则在介质模型中运动，该试探粒子每运动一下为运动一步。
[0072] 在本申请实施例中，优选的，当在孔隙中放置试探粒子后，需要控制该试探粒子按 照预先设置的经典DLA行走规则在介质模型中运动，且该试探粒子每运动一下为运动一 止 /J/ 〇
[0073] 在本申请实施例中，优选的，经典DLA行走规则为现有技术，详细描述请参见现有 技术，在此不做详细介绍。
[0074] 在本申请实施例中，优选的，剔除无效孔隙的过程为：将介质模型中与无效孔隙对 应的数值修改为区别于该介质模型中与孔隙对应的数值以及与介质对应的数值。
[0075] 在本申请实施例中,优选的，介质模型是一个与三维多孔介质对应的数据体，该三 维多孔介质中的各个介质在数据体中用的统一的同一个数值表示，各个孔隙也用统一的同 一个数值表示，剔除无效孔隙的方法为将各个无效孔隙在数据体中用统一的同一个值表 示，并且该表示无效孔隙的数值区别于表示介质以及孔隙的数值。
[0076] 3、判断试探粒子是否在预先设置的步数内行走到介质模型的驱替液注入反方向 前端的边界。
[0077] 在本申请实施例中，优选的，当控制试探粒子按照预先设置的经典DLA行走规则 在介质模型中运动后，需判断该试探粒子是否在预先设置的运动步数内行走到该介质模型 的驱替液注入反方向前端的边界。
[0078] 4、当否时，则确定该孔隙为无效孔隙。
[0079] 进一步，在本申请实施例中，优选的，当试探粒子在预先设置的步数内行走到介质 模型的驱替液注入反方向前端的边界时，则确定该试探粒子初始被放置的孔隙为有效孔 隙。
[0080] S203、计算介质模型中每个有效孔隙的压力场。
[0081 ] 在本申请实施例中，优选的，利用预先设置的LBM(Lattice Boltzmann Method，格 子玻尔兹曼方法）计算介质模型中每个有效孔隙的压力场。
[0082] S204、在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用压力场控制粒子在介质 模型中运动，生成指进现象模拟结果。
[0083] 在本申请实施例中，优选的，在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用压 力场控制粒子在介质模型中运动，生成指进现象模拟结果的过程如下：
[0084] A、在介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，控制其随机行走至介质模型中。
[0085] B、获取粒子的当前位置的压力场。
[0086] C、分别获取介质模型中距离粒子当前位置最近的各个位置。
[0087] D、当位置为孔隙时，将该位置作为目的位置并获取该目的位置的压力场。
[0088] 在本申请实施例中，优选的,该步骤D当应用于上述实施例一时，为当位置为孔隙 时，将该位置作为目的位置并获取该目的位置的压力场。
[0089] 在本申请实施例中，优选的，该步骤D当应用于本申请实施例二时，为当位置为有 效孔隙时，将该位置作为目的位置并获取该目的位置的压力场。
[0090] E、分别针对各个目的位置的压力场，计算其与粒子的当前位置的压力场的压差绝 对值。
[0091] F、计算各个压差绝对值的和，得到压差绝对值和。
[0092] G、利用压差绝对值和以及各个压差绝对值，分别计算粒子向各个目的位置的运动 概率。
[0093] 在本申请实施例中，优选的，利用压差绝对值和以及各个压差绝对值，分别计算粒 子向各个目的位置的运动概率的公式为：
[0094]
【权利要求】
1. 一种粘性指进现象模拟方法，其特征在于，包括： 扫描三维多孔介质，生成与所述三维多孔介质对应的介质模型； 计算所述介质模型中每个孔隙的压力场； 在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用所述压力场控制所述粒子在所 述介质模型中运动，生成指进现象模拟结果。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质模型中的孔隙包括有效孔隙及 无效孔隙， 该方法还包括：剔除所述介质模型中的无效孔隙。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用预先设置的同步辐射计算机断层扫 描CT技术扫描三维多孔介质，生成与所述三维多孔介质对应的介质模型。
4. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述介质模型中的孔隙为无效 孔隙的过程为： 在所述孔隙中放置试探粒子； 控制所述试探粒子按照预先设置的经典扩散限制凝聚模型DLA行走规则在所述介质 模型中运动，该试探粒子每运动一下为运动一步； 判断所述试探粒子是否在预先设置的步数内行走到所述介质模型的驱替液注入反方 向前端的边界； 当否时，则确定所述孔隙为无效孔隙。
5. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述介质模型包括介质以及孔隙， 所述剔除无效孔隙的过程为：将所述介质模型中与该无效孔隙对应的数值修改为区别 于该介质模型中与孔隙对应的数值以及与介质对应的数值。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用预先设置的格子玻尔兹曼方法LBM计 算所述介质模型中每个孔隙的压力场。
7. 根据权利要求1-6任意一项所述的方法，其特征在于，所述在所述介质模型的驱替 液注入方向前端释放粒子，利用所述压力场控制所述粒子在所述介质模型中运动，生成指 进现象模拟结果，包括： A、 在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，控制其随机行走至所述介质模型 中； B、 获取所述粒子的当前位置的压力场； C、 分别获取所述介质模型中距离所述粒子当前位置最近的各个位置； D、 当所述位置为孔隙时，将该位置作为目的位置并获取该目的位置的压力场； E、 分别针对各个所述目的位置的压力场，计算其与所述粒子的当前位置的压力场的压 差绝对值； F、 计算各个所述压差绝对值的和，得到压差绝对值和； G、 利用所述压差绝对值和以及各个所述压差绝对值，分别计算所述粒子向各个所述目 的位置的运动概率； H、 利用各个所述运动概率以及预先设置的运动规则，确定所述粒子下一步到达的位 置，并将所述位置作为所述粒子的当前位置，其中，所述位置为各个所述目的位置中的一 个； I、 判断所述粒子的当前位置是否位于预先设置在所述介质模型的驱替液注入反方向 前端的种子粒子集团周围； J、 当否时，返回执行步骤B; K、 当是时，利用预先设置的吸附规则，判断所述粒子是否作为种子粒子被所述种子粒 子集团吸附； L、 当否时，返回执行步骤B; M、 当是时，将所述粒子作为种子粒子吸附至所述种子粒子集团； N、 判断该被吸附的粒子被吸附后的位置是否位于所述介质模型的驱替液注入方向前 端的边界； 〇、当是时，停止执行上述过程，生成指进现象模拟结果。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述利用所述压差绝对值和以及各个所 述压差绝对值，分别计算所述粒子向各个所述目的位置的运动概率的公式为 ：
，其中，所述Pi为粒子向目的位置i的运动概率，所述Pm为预 先设置的用于指示指进随机性对粒子运动的影响概率，所述Pd为预先设置的用于指示压力 场对粒子运动的影响概率，且PM+Pd = 1，所述APi目的位置i与粒子当前位置的压差绝对 值；所述EAPiS压差绝对值和，所述N为目的位置i的个数。
9. 一种粘性指进现象模拟装置，其特征在于，包括： 扫描单元，用于扫描三维多孔介质，生成与所述三维多孔介质对应的介质模型； 计算单元，用于计算所述介质模型中每个孔隙的压力场； 生成单元，用于在所述介质模型的驱替液注入方向前端释放粒子，利用所述压力场控 制所述粒子在所述介质模型中运动，生成指进现象模拟结果。
10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述介质模型中的孔隙包括有效孔隙及 无效孔隙， 该装置还包括：剔除单元，用于剔除所述介质模型中的无效孔隙。
【文档编号】G06F19/00GK104268401SQ201410498252
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】卢德唐, 田伟, 李道伦 申请人:中国科学技术大学