芯上油藏结构生成方法、系统、计算机设备、终端及应用

1.本发明属于油气田开发技术领域，尤其涉及一种芯上油藏结构生成方法、系统、计算机设备、终端及应用。


背景技术：

2.目前：在油水两相流动的微观渗流实验或模拟过程中，需要设计用于实验的多孔介质芯片或者微观渗流模型即芯上油藏。传统的微观多孔介质模型一种为规则排列的孔隙，孔喉大小分布均匀，所有配位数为固定值，与真实岩心孔喉结构特征差异巨大；另一种随机多孔介质模型则无法获得精确的孔喉结构，对孔喉也无法进行定量表征，同样不符合真实岩心孔喉分布特征。以上两种方案均导致多孔介质拓扑结构信息丢失，使得通过微观渗流模拟或实验得到的渗流现象与渗流参数不准确。
3.多孔介质的孔喉结构分布特征直接决定流体在其中流动过程时的渗流特性，因此设计微观渗流模型或芯片时应保证孔喉分布与真实岩心孔喉分布。用于评价孔喉结构的参数主要为孔隙大小分布、喉道大小分布、孔喉比及配位数等，为使微观渗流实验及模拟结果更加合理，精确明晰油水两相微观渗流机制，急需提出一种可以定量制定芯上油藏结构的方法。
4.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
5.(1)传统的微观多孔介质模型一种为规则排列的孔隙，孔喉大小分布均匀，所有配位数为固定值，与真实岩心孔喉结构特征差异巨大。
6.(2)传统的随机多孔介质模型则无法获得精确的孔喉结构，对孔喉也无法进行定量表征，同样不符合真实岩心孔喉分布特征。
7.解决以上问题及缺陷的难度为：建立拓扑结构与真实岩心一致的多孔介质结构，使得孔喉大小、配位数、孔喉比等结构参数与真实岩心结构严格等价。
8.解决以上问题及缺陷的意义为：突破了芯上油藏结构无法按照真实岩心结构定制的瓶颈，解决了基于芯上油藏的微观渗流实验及模拟结果渗流特性不准的问题。


技术实现要素：

9.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种芯上油藏结构生成方法、系统、计算机设备、终端及应用。
10.本发明是这样实现的，一种芯上油藏结构生成方法，所述芯上油藏结构生成方法包括：
11.确定芯上油藏区域大小，根据真实岩心结构确定岩石孔隙个数、孔喉比、平均配位数，最大配位数；
12.芯片左右两侧均匀设置一列孔隙，作为芯片的入口和出口；
13.以孔隙大小为半径，按孔隙分布规律随机在芯片区域中生成互不重叠的圆形孔隙；
14.选取孔隙圆心为剖分节点，基于所有节点进行delaunay三角剖分，并根据剖分结果提取喉道的连接信息；
15.根据连接两端孔隙的坐标计算喉道长度，按照喉道长度自短至长排序；
16.遍历每个喉道，查找与该喉道两端节点连接的所有孔隙节点集合u，依次判断该喉道构成的线段与集合u中孔隙构成的圆的位置关系，若线段位于圆内或与圆相交则删除该喉道的连接信息；
17.定义喉道删除概率，遍历每个喉道，生成随机数；
18.对未删除的连接信息进行喉道填充，做矩形，将矩形内格点填充为孔隙格点；
19.连接完毕后将入口出口打开，完成芯上油藏结构构造。
20.进一步，所述芯上油藏结构生成方法确定芯上油藏区域大小为2500
×
1000，根据真实岩心结构确定岩石孔隙个数为200、孔喉比α＝3.0、平均配位数c
avg
＝3.5，最大配位数c
max
＝8；孔隙半径r
p
分布符合截断威布尔分布：
[0021][0022]
其中r
pmax
＝50、r
pmin
＝10，δ＝0.3、γ＝3.2为任意数，x为0
‑
1的随机数；
[0023]
喉道半径分布r
t
由下式确定：
[0024]
r
t
＝(1/α)min(r
p1
,r
p2
)；
[0025]
其中α为孔喉比，r
p1
、r
p2
为与喉道相连的两个孔隙的半径；
[0026]
于芯片左右两侧均匀设置一列半径为(50+10)/2＝30的孔隙，每列孔隙个数为作为芯片的入口和出口。
[0027]
进一步，所述芯上油藏结构生成方法以孔隙大小为半径，按孔隙分布规律随机在芯片区域中生成互不重叠的200
‑
30＝170个圆形孔隙；
[0028]
选取孔隙圆心为剖分节点，基于所有节点进行delaunay三角剖分，并根据剖分结果提取喉道的连接信息。
[0029]
进一步，所述芯上油藏结构生成方法根据连接两端孔隙的坐标计算喉道长度，按照喉道长度自短至长排序，保留长度位于前95％的连接信息，删除长度位于后5％即过长喉道的连接信息。
[0030]
进一步，所述芯上油藏结构生成方法遍历每个喉道，查找与该喉道两端节点连接的所有孔隙节点集合u，依次判断该喉道构成的线段与集合u中孔隙构成的圆的位置关系，若线段位于圆内或与圆相交则删除该喉道的连接信息；
[0031]
定义喉道删除概率p＝(c
max
‑
c
avg
)/c
max
＝0.5625，遍历每个喉道，每次生成0
‑
1的随机数，如果与喉道相连的两个孔隙的配位数都大于1且随机数小于0.5625，则删除该喉道连接信息。
[0032]
进一步，所述芯上油藏结构生成方法对未删除的连接信息进行喉道填充，以连接节点分别为(10,26)、(45,45)为例，连接两点并在法向方向做直线，以喉道半径大小6为界限截断，分别得到(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)及(x4,y4)四个顶点，以四个顶点做矩形。
[0033]
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器
执行如下步骤：
[0034]
确定芯上油藏区域大小，根据真实岩心结构确定岩石孔隙个数、孔喉比、平均配位数，最大配位数；
[0035]
芯片左右两侧均匀设置一列孔隙，作为芯片的入口和出口；
[0036]
以孔隙大小为半径，按孔隙分布规律随机在芯片区域中生成互不重叠的圆形孔隙；
[0037]
选取孔隙圆心为剖分节点，基于所有节点进行delaunay三角剖分，并根据剖分结果提取喉道的连接信息；
[0038]
根据连接两端孔隙的坐标计算喉道长度，按照喉道长度自短至长排序；
[0039]
遍历每个喉道，查找与该喉道两端节点连接的所有孔隙节点集合u，依次判断该喉道构成的线段与集合u中孔隙构成的圆的位置关系，若线段位于圆内或与圆相交则删除该喉道的连接信息；
[0040]
定义喉道删除概率，遍历每个喉道，生成随机数；
[0041]
对未删除的连接信息进行喉道填充，做矩形，将矩形内格点填充为孔隙格点；
[0042]
连接完毕后将入口出口打开，完成芯上油藏结构构造。
[0043]
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的芯上油藏结构生成方法。
[0044]
本发明的另一目的在于提供一种实施所述芯上油藏结构生成方法的芯上油藏结构生成系统，所述芯上油藏结构生成系统包括：
[0045]
参数确定模块，用于确定芯上油藏区域大小，根据真实岩心结构确定岩石孔隙个数、孔喉比、平均配位数，最大配位数；芯片左右两侧均匀设置一列孔隙，作为芯片的入口和出口；
[0046]
圆形孔隙生成模块，用于以孔隙大小为半径，按孔隙分布规律随机在芯片区域中生成互不重叠的圆形孔隙；
[0047]
喉道连接信息提取模块，用于选取孔隙圆心为剖分节点，基于所有节点进行delaunay三角剖分，并根据剖分结果提取喉道的连接信息；
[0048]
喉道排序模块，用于根据连接两端孔隙的坐标计算喉道长度，按照喉道长度自短至长排序；
[0049]
位置关系确定模块，用于遍历每个喉道，查找与该喉道两端节点连接的所有孔隙节点集合u，依次判断该喉道构成的线段与集合u中孔隙构成的圆的位置关系；
[0050]
喉道删除概率定义模块，用于定义喉道删除概率，遍历每个喉道，每次生成0
‑
1的随机数；
[0051]
喉道填充模块，用于对未删除的连接信息进行喉道填充，做矩形，将矩形内格点填充为孔隙格点；
[0052]
油藏结构构造模块，用于连接完毕后将入口出口打开，完成芯上油藏结构构造。
[0053]
本发明的另一目的在于提供一种所述芯上油藏结构生成方法在微观渗流实验及模拟中微流控芯片及模型的定制与设计中的用途。
[0054]
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明为保证微观渗流实验多孔介质模型即芯上油藏结构符合真实岩心分布，使得实验过程中渗流参数与
流体分布更符合油藏地下情况。本发明生成的多孔介质具有孔喉随机分布、结构特征符合真实岩心的优点。本发明涉及微观渗流实验及模拟中的一种基于三角剖分的芯上油藏结构生成方法，适用于微观渗流实验及模拟中所需的微流控芯片及模型的定制与设计。
附图说明
[0055]
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，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这些附图获得其他的附图。
[0056]
图1是本发明实施例提供的芯上油藏结构生成方法流程图。
[0057]
图2是本发明实施例提供的芯上油藏结构生成系统的结构示意图；
[0058]
图2中：1、参数确定模块；2、圆形孔隙生成模块；3、喉道连接信息提取模块；4、喉道排序模块；5、位置关系确定模块；6、喉道删除概率定义模块；7、喉道填充模块；8、油藏结构构造模块。
[0059]
图3是本发明实施例提供的芯上油藏结构生成方法的实现流程图。
[0060]
图4是本发明实施例提供的孔隙随机分布图，白色为孔隙，黑色为岩石。
[0061]
图5是本发明实施例提供的孔隙三角剖分结果图，灰色表示孔隙，线段表示连接信息示意图。
[0062]
图6是本发明实施例提供的连接删除示意图；(a)位置表示过长连接，(b)位置表示随机删除连接，(c)位置表示与孔隙重叠的连接。
[0063]
图7是本发明实施例提供的喉道填充连接示意图；(a)为矩形区域确定示意图，(b)为填充示意图。
[0064]
图8是本发明实施例提供的芯上油藏定制结构结果图；白色为孔隙，黑色为岩石.
[0065]
图9是本发明实施例提供的基于芯上油藏定制结构的数值模拟结果示意图。
具体实施方式
[0066]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0067]
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种芯上油藏结构生成方法、系统、计算机设备、终端及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
[0068]
如图1所示，本发明提供的芯上油藏结构生成方法包括以下步骤：
[0069]
s101：确定芯上油藏区域大小，根据真实岩心结构确定岩石孔隙个数、孔喉比、平均配位数，最大配位数；
[0070]
s102：芯片左右两侧均匀设置一列孔隙，作为芯片的入口和出口；
[0071]
s103：以孔隙大小为半径，按孔隙分布规律随机在芯片区域中生成互不重叠的圆形孔隙；
[0072]
s104：选取孔隙圆心为剖分节点，基于所有节点进行delaunay三角剖分，并根据剖分结果提取喉道的连接信息；
[0073]
s105：根据连接两端孔隙的坐标计算喉道长度，按照喉道长度自短至长排序，保留长度位于前95％的连接信息，删除长度位于后5％即过长喉道的连接信息；
[0074]
s106：遍历每个喉道，查找与该喉道两端节点连接的所有孔隙节点集合u，依次判断该喉道构成的线段与集合u中孔隙构成的圆的位置关系，若线段位于圆内或与圆相交则删除该喉道的连接信息；
[0075]
s107：定义喉道删除概率，遍历每个喉道，每次生成0
‑
1的随机数，如果与喉道相连的两个孔隙的配位数都大于1且随机数小于0.5625，则删除该喉道连接信息；
[0076]
s108：对未删除的连接信息进行喉道填充，做矩形，将矩形内格点填充为孔隙格点；
[0077]
s109：连接完毕后将入口出口打开，完成芯上油藏结构构造。
[0078]
本发明提供的芯上油藏结构生成方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的芯上油藏结构生成方法仅仅是一个具体实施例而已。
[0079]
如图2所示，本发明提供的芯上油藏结构生成系统包括：
[0080]
参数确定模块1，用于确定芯上油藏区域大小，根据真实岩心结构确定岩石孔隙个数、孔喉比、平均配位数，最大配位数；芯片左右两侧均匀设置一列孔隙，作为芯片的入口和出口；
[0081]
圆形孔隙生成模块2，用于以孔隙大小为半径，按孔隙分布规律随机在芯片区域中生成互不重叠的圆形孔隙；
[0082]
喉道连接信息提取模块3，用于选取孔隙圆心为剖分节点，基于所有节点进行delaunay三角剖分，并根据剖分结果提取喉道的连接信息；
[0083]
喉道排序模块4，用于根据连接两端孔隙的坐标计算喉道长度，按照喉道长度自短至长排序；
[0084]
位置关系确定模块5，用于遍历每个喉道，查找与该喉道两端节点连接的所有孔隙节点集合u，依次判断该喉道构成的线段与集合u中孔隙构成的圆的位置关系；
[0085]
喉道删除概率定义模块6，用于定义喉道删除概率，遍历每个喉道，每次生成0
‑
1的随机数；
[0086]
喉道填充模块7，用于对未删除的连接信息进行喉道填充，做矩形，将矩形内格点填充为孔隙格点；
[0087]
油藏结构构造模块8，用于连接完毕后将入口出口打开，完成芯上油藏结构构造。
[0088]
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
[0089]
本发明实施例提供的芯上油藏结构生成方法，如图3所示，包括以下步骤：
[0090]
(1)确定芯上油藏区域大小为2500
×
1000，根据真实岩心结构确定岩石孔隙个数为200、孔喉比α＝3.0、平均配位数c
avg
＝3.5，最大配位数c
max
＝8；孔隙半径r
p
分布符合截断威布尔分布：
[0091][0092]
其中r
pmax
＝50、r
pmin
＝10，δ＝0.3、γ＝3.2为任意数，x为0
‑
1的随机数；
[0093]
喉道半径分布r
t
由下式确定：
[0094]
r
t
＝(1/α)min(r
p1
,r
p2
)；
[0095]
其中α为孔喉比，r
p1
、r
p2
为与喉道相连的两个孔隙的半径；
[0096]
(2)于芯片左右两侧均匀设置一列半径为(50+10)/2＝30的孔隙，每列孔隙个数为作为芯片的入口和出口。
[0097]
(3)以孔隙大小为半径，按孔隙分布规律随机在芯片区域中生成互不重叠的200
‑
30＝170个圆形孔隙，结果如图4所示。
[0098]
(4)选取孔隙圆心为剖分节点，基于所有节点进行delaunay三角剖分(lee d.t.,schachter b.j.,international journal of computer&information sciences,1980,9(3),219
‑
242)，如图5所示，并根据剖分结果提取喉道的连接信息即图3中的线段。
[0099]
(5)根据连接两端孔隙的坐标计算喉道长度，按照喉道长度自短至长排序，保留长度位于前95％的连接信息，删除长度位于后5％即过长喉道的连接信息，过长的连接信息如图6中(a)位置所示。
[0100]
(6)遍历每个喉道，查找与该喉道两端节点连接的所有孔隙节点集合u，依次判断该喉道构成的线段与集合u中孔隙构成的圆的位置关系，若线段位于圆内或与圆相交则删除该喉道的连接信息，相交连接信息如图6中(c)位置所示。
[0101]
(7)定义喉道删除概率p＝(c
max
‑
c
avg
)/c
max
＝0.5625，遍历每个喉道，每次生成0
‑
1的随机数，如果与喉道相连的两个孔隙的配位数都大于1且随机数小于0.5625，则删除该喉道连接信息，随机删除的过多连接信息如图6中(b)位置所示。
[0102]
(8)对未删除的连接信息进行喉道填充，以连接节点分别为(10,26)、(45,45)为例，连接两点并在法向方向做直线，以喉道半径大小6为界限截断，分别得到(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)及(x4,y4)四个顶点，以四个顶点做矩形，如图7(a)所示，然后将矩形内格点填充为孔隙格点，填充示意图如图7(b)所示。
[0103]
(9)连接完毕后将入口出口打开，完成芯上油藏结构构造，如图8所示。
[0104]
(10)采用该方法生成的结构定制微流控芯片进行微观渗流实验或直接进行微观渗流数值模拟，采用格子玻尔兹曼方法的水驱油微观数值模拟结果如图9所示，其可清晰地捕捉每个孔喉中的局部流动事件，如贾敏效应、盲端剩余油等，为微观渗流机制及提高原油采收率研究提供了有力手段。
[0105]
本发明基于微观渗流模拟得到芯上油藏的渗透率(cihan a.,sukop m.c.,tyner j.s.,et al.analytical predictions and lattice boltzmann simulations of intrinsic permeability for mass fractal porous media.vadose zone journal,2009,8(1):187
‑
196)，该方案方法构造的多孔介质结构渗透率模拟计算结果与真实岩心室内驱替实验结果进行对比误差仅为5.2％，而传统方法构造的规则多孔介质及随机多孔介质渗透率误差分别高达25.1％及30.8％。
[0106]
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、cd或dvd
‑
rom的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模
集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
[0107]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。