微觀孔隙結構及剩余油仿真研究

張曉旭

摘 要：如今，國內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。通過仿真技術分析殘余油，聯合巖石微觀孔隙構造特點，能夠深刻的認識到與巖石孔滲性的微觀空隙構造有關的參量，披露殘余油的分散規則。依托試驗結果能夠預料到殘余油的分散狀況，給油田的開發貢獻了關鍵的參數數據，也對于改進注水開采成效與增加油藏開采率有著緊要的理論和實踐意義。

關鍵詞：模擬;數字圖像分析;殘余油;圖像分割

1 緒論

動態模型系統就是基于部分實物上的動態數學模型系統，通過設置的參數，動態模型系統能動態模擬地下微觀剩余油的分布變化。相對于驅替實驗，動態模擬系統具有操作簡單，實驗過程短，失敗代價小，能直觀觀察到地下剩余油動態變化的優勢。相對于在宏觀層面上的研究（油藏數值研究），微觀層面上的研究更具有細節優勢，例如自然多孔介質內的物理、化學和生物結構。在對孔喉結構進行微觀動態模擬研究的時候，假如我們能用數字描述出剩余油的分布、孔喉流體性質、巖石孔隙結構和表面參數，并能找出他們幾者之間的數學關系，將對我們開采微觀剩余油、提高開采率具有重大意義。

2 微觀孔隙結構數字圖像分析

2.1 喉道自動識別提取

相連接的兩個孔隙進行連接的部分就是喉道。其是孔隙區域中比較狹窄的部分。根據孔隙提取結論來看，形態學理論就是對喉道部分進行提取的方法，先對于喉道的寬與高的比進行判斷，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微邊界點的突出效果保證了可以得到孔隙封閉的連續邊緣。

2.2 對微觀孔隙結構參數的計算

完成了對圖像的孔隙識別后，開始對巖石的微觀結構進行研究，計算孔隙結構的參數。由于儲層中具有多孔介質性質的空間分布和特性，因此在對儲層進行評價時，利用多孔介質的相關知識可以事半功倍。一般認為巖石的滲透率和分形孔隙的面積頻率呈負相關。據資料顯示巖石在孔隙結構方面表現出明顯的分維性，根據對比宏觀試驗得到的數據和結構維數我們可以確定兩者存在關聯。在同一塊區塊的不同子區塊中的分形維數存在差異，所以能夠通過研究區塊的孔隙特征以及區塊樣本的分形維數來實現對該區域中儲層巖石的非均質程度的把握。

3 微觀剩余油仿真實現及應用

3.1 微觀剩余油仿真程序實現

如今通過研究相關的巖石薄片建立二維的模型進行模擬，是我們研究水驅油過程的主要方式，也就是說我們的仿真操作僅僅存在于二維平面之上。但是因為這里的對象是三維空間且需要有時間參數的加入，而且由于孔喉網絡的不可見和復雜性，所以要建立三維模型是不現實的，只要可以通過對樣本資料進行平面二維上的建模從而對水驅油這一具體過程進行動態的研究。

3.2 計算巖石微觀孔隙結構參數

在利用計算機進行仿真操作的時候，我們能夠計算相關孔隙的參數像是直徑、面積和數目等等，同時我們還能將這些訊息轉換成文本這一形式輸出，用圖像進行仿真分析的情況與真實環境中的情況符合，因此數據可靠。

3.3 微觀剩余油仿真模擬

按照上文的方法創立的數學模型和按照數學模型建立的計算機模型來實現剩余油仿真操作，根據操作得出的具體結果可以動態的反映出巖石微觀孔隙中的滲流情況。在流體進行流動的時，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都要進行綜合考慮，然后實現仿真試驗。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行微觀剩余油仿真試驗。

針對w152井中2711m處采集出來的巖石樣本進行相關的仿真研究，通過研究它的殘油分布可以發現，因為這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，如圖3-1，3-2為仿真情況。流體受到的壓力差是它在水驅油這一過程中出現滲流的關鍵動力，在親水的孔路里面，毛細力起促進滲流的作用，兩者共同驅動流體。

微觀剩余油分布的情況和巖石中孔隙幾何參數和物理特性有關，當孔隙網絡結構的連通效果不佳、非均質情況嚴重時，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出網絡的形狀;到了中期它們則表現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行了研究，在對孔隙的相關參數進行計算的同時，全面綜合的考慮了剩余油分布的多個影響因素，模擬結果也可以通過以上規律驗證計算出的參數是可靠的，對數學模型的參數計算結果也可以驗證幾何因素分析的合理性，仿真模擬結果可以體現對剩余油分析情況的動態顯示，這對油田的實際開發中具體的技術手段實施具有重要的借鑒作用。

4 結論

經過了上面的圖像分析和研究我們進行綜合后得出了下面這些結論：在YUV空間下，對相關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;孔隙中的幾何結構參數，用數字圖像分析進行研究獲得，巖石的面孔率等微觀孔隙幾何參數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現了數字圖像分析法相較于傳統計算方式具有可靠性。

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