本发明隶属于油气田开发领域，尤其涉及到一种分形理论研究剩余油分布规律的装置与方法。
背景技术：
随着油田开发的不断深入，国内大多数油田皆已进入高含水、高采出程度的“双高”阶段，针对二次采油未能采出的未波及区的剩余油和波及区的残余油，认识剩余油为油田二次采油及三次采油提供重要依据尤为重要。剩余油又分为宏观剩余油和微观剩余油两大类。目前微观方面关于剩余油的研究更侧重微观驱替机理及剩余油分布形态。更多的是采用微观可视模型，虽然直观，但是驱替过程中多区域同时流动，运移规律显得抽象，缺少对确定功能型聚合物驱剩余油分布及运移规律的方法。此外，剩余油研究方法较为单一，缺少用直观的规律曲线来分析剩余油分布及运移规律的方法。分形几何理论研究的是具有统计自相似性的对象，自诞生以来，在理论研究和实际应用方面都得到了快速发展，已有研究将分形理论用在孔隙结构、裂缝评价、储层非均质性描述，但关于剩余油方面目前只有计盒维数的计算公式，尚无具体运用分形理论研究剩余油分布及运移规律的方法。
技术实现要素：
为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种运用分形理论确定基质-高渗条带功能型聚合物驱剩余油分布及运移规律的方法，该种方法将分形理论运用到剩余油分布研究领域，采用分形计盒维数定量化确定基质-高渗条带功能型聚合物驱剩余油分布及运移规律，从而克服现有技术中的缺陷。
本发明的技术方案是：该种运用分形理论确定化学驱剩余油分布及运移规律的方法，其特征在于包括如下步骤：
发明步骤一：布有基质-高渗条带的微观可视模型的制备
微观模型制备的基本原理是利用曝光技术将设计好的储层孔隙结构转移到涂有感光胶的玻璃片上并显影，然后利用氢氟酸腐蚀将显影部分刻蚀出具有一定深度的孔隙结构，而其他部分因分别被光刻胶和蜡保护而不被腐蚀，最后盖上盖玻片，这样便得到可视化驱替用的光刻玻璃岩心微观模型。根据上述原理，设制长4.5mm宽4.5mm的微观可视模型，并在对角线处布置基质高渗条带，其最大宽度不超过对角线长度的5分之1。基质高渗条带两侧的喉道半径为0.5-1.5μm，高渗条带处喉道半径为2-3μm。
发明步骤二：将步骤一中获得的微观物理模型置入微观驱油装置中进行微观驱油实验，采集功能型聚合物驱替过程图像
根据上述所制模型，实验步骤如下：
（1）用乙醇、石油醚、蒸馏水清洗光刻玻璃模型；
（2）将模型抽真空，饱和所模拟地层水；
（3）45℃条件下模型饱和油，并在此温度下静置24h；
（4）以0.01ml/min的驱替速度向模型中注入水直至含水率98%，后注入功能型聚合物至残余油饱和度；
（5）通过数字显微摄像系统采集驱替全程图像。
微量泵通过管线和注水活塞容器的下部阀门连接，活塞容器的上部阀门通过管线和光刻玻璃岩心模型入口的控制阀门连接，光刻玻璃岩心模型出口的控制阀门通过管线和量筒连接。
所述微量泵给整个驱替装置提供动力。
所述注水活塞容器为注入水的容器。
所述注功能型聚合物活塞容器为注入功能型聚合物的容器。
所述光刻玻璃为与实际储层接近的模型。
所述量筒承接采出液。
所述六通提供多个通路开关控制。
所述恒温箱使整个实验流程保持在地层温度下。
发明步骤三：将步骤二中采集到的驱替全程图像进行剩余油图像提取.
（1）将步骤二中采集到的驱替全程图像的rgb格式图像通过photoshop软件转化为灰度图像并对图像进行预处理,所述预处理的步骤包括进行亮度、对比度和锐化的处理以使得剩余油和孔隙能够得到清晰显示；
（2）采用迭代阀值法通过photoshop软件，对于预处理后的图像分割图像中的剩余油，提出剩余油分布完整图像；
进行图像分割时，最重要的部分就是如何选取阈值，如果阈值选择不合理，很容易将目标对象理解成为背景图像,或者将背景图像理解为目标对象。以步骤2中所获得的驱替图像中的一张图像，渗流图像为例，来说明具体路径。
具体路径如下：
①求出渗流图像中的最大灰度值zmax和最小灰度值zmin，并设置初始值，t0=(zmin+zmax)/2；
②根据阈值tk(k=0,1,2,3…)将渗流图像分割成目标图像和背景图像两部分，再按照公式(1)和公式(2)求出这两部分的平均灰度值zo和zb；
式中，z(i,j)为图像中像素点(i,j)的灰度值；n(i,j)为像素点(i,j)的加权系数，一般为1。
③求出新的阈值，tk+1=(zo+zb)/2；
④如果tk=tk+1，则迭代结束，否则k=k+1,重复②—④。
上述的ktz是通过photoshop软件按照公式算的，在photoshop软件里设置完阈值就提取出来了
发明步骤四：通过matlab软件对第三步获取的剩余油图像网格化处理并计算初始饱和剩余油图像的计盒维数，具体路径如下：
（1）设置像素点，图像大小为a×b个像素点；
（2）划分网格：用大小为n×n网格去覆盖剩余油全部图像。n是整数，则分割比率为r=n/a，原图被分成了a/n个网格块，其中n序列为区域图像a和b的最大公约数的全部因数；
（3）被占用的判定规则：任何一个网格块只要包含剩余油就被认为是被占用的网格块，统计总共被占的网格块数并记为nr，此时就获得了一组(r，nr)；
（4）计算剩余油占有网格数：改变网格大小，重新获取r，nr，具体步骤重复（2）、（3）过程，就能得到一系列(r，nr)；
（5）计盒维数的计算：对（ln1/r，lnnr）进行线性拟合，运用最小二乘法，其中直线的斜率值d就是该图像中剩余油的计盒维数。
发明步骤五：通过photoshop软件对步骤四中已进行完网格化处理的剩余油图像九等分；
其中，通过photoshop软件添加图像长和宽的三等分点所在直线将图像分成九个区域；靠近注入介质端所在区域为注入端，靠近采出液体端所在区域为采出端，图像中心所在区域为注采中部，这三个区域为主流线区；所述主流线区的两侧区域为两翼区，其中，靠近注入端的区域为近井端，靠近采出端的区域为远井端，靠近注采中部的区域为盲端；在所述盲端与注采中部的边界上任意选取两处作为特征区，用于观察主流线区域是否波及到盲端；
发明步骤六：对步骤五中得到的主流线区域、两翼区域、主流线与两翼之间的区域以及特征区，计算这些区域的计盒维数并绘制计盒维数随pv数变化曲线；
计算该区域的计盒维数具体路径如下：
（1）设置像素点，图像大小为a×b个像素点；
（2）划分网格：用大小为n×n网格去覆盖剩余油全部图像。n是整数，则分割比率为r=n/a，原图被分成了a/n个网格块，其中n序列为区域图像a和b的最大公约数的全部因数；
（3）被占用的判定规则：任何一个网格块只要包含剩余油就被认为是被占用的网格块，统计总共被占的网格块数并记为nr，此时就获得了一组(r，nr)；
（4）计算剩余油占有网格数：改变网格大小，重新获取r，nr，具体步骤重复（2）、（3）过程，就能得到一系列(r，nr)；
（5）计盒维数的计算：对（ln1/r，lnnr）进行线性拟合，运用最小二乘法，其中直线的斜率值d就是该图像的计盒维数
发明步骤七：利用经过步骤六所获得的四组曲线分析基质功能型聚合物驱剩余油分布及运移规律，确定的具体路径如下：
（1）利用对应主流线区域的计盒维数随pv数变化曲线图按照如下规律确定基质功能型聚合物驱条件下主流线剩余油分布及运移规律，设定△a=a1﹣a2，其中，a1为孔隙维数曲线与x坐标轴间的面积；a2为化学驱剩余油计盒维数曲线与x坐标轴间的面积，△a反映了区域的驱替程度。
（2）利用对应两翼区域的计盒维数随pv数变化曲线图按照如下规律确定基质功能型聚合物驱条件下两翼剩余油分布及运移规律，
（3）利用对应主流线与两翼之间的区域的计盒维数随pv数变化曲线图，定量分析主流线与两翼间剩余油分布及运移规律；
（4）利用对应特征区的计盒维数随pv数变化曲线图，按照如下规律确定基质功能型聚合物驱条件下特征区剩余油分布及运移规律，即:当计盒维数减小时，说明水驱波及到侧翼。
本发明具有如下有益效果：为了克服剩余油运移规律研究方法过于单一的缺点，本发明提出采用分形理论研究剩余油分布规律。在本发明中，制作微观物理模型，通过微观驱油装置进行驱油实验，收集渗流过程的连续图像，根据实际情况将驱替范围分区，通过图像处理，去除实际孔隙骨架，提取完整剩余油分布形态，按分区网格计算网格内剩余油计盒维数，总结相同网格及相邻网格计盒维数变化曲线，对比相邻网格计盒维数变化规律，获取剩余油的分布及运移规律。本发明通过计算剩余油分布的分形维数，能够准确描述不同区域剩余油分布的复杂程度，分形维数越大，剩余油分布越复杂，驱替效果越不好，通过分形维数曲线的变化趋势，来分析驱替过程中剩余油的分布及运移规律，对油田开发中的开发方案具有重要意义。
附图说明：
图1是本发明具体实施时所采用的驱替实验装置图。
图2是本发明具体实施时采集到的原始图像。
图3是本发明具体实施时锐化处理后的图像。
图4是本发明具体实施时，去骨架后完整剩余油图像的提取图。
图5是本发明具体实施时剩余油图像九等分的区域划分示意图。
图6是本发明具体实施时主流线区维数随注入pv数变化曲线图。
图7是本发明具体实施时侧翼区域维数随注入pv数变化曲线图。
图8是本发明具体实施时主流线及侧翼相邻区域维数随注入pv数变化曲线图。
图9是本发明具体实施时特征区维数随注入pv数变化曲线图。
图中1-注入端；2-注采中部；3-采出端；4、7分别为近井两翼；5、8分别为盲端；6、9分别为远井两翼；10、11分别为特征区；12-微量泵；13-注水活塞容器；14-摄像头；15-光刻玻璃岩心模型；16-计算机；17-量筒；18-六通；19-恒温箱；20-注功能型聚合物活塞容器。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
步骤一：布有基质-高渗条带的微观可视模型的制备。
微观模型制备的基本原理是利用曝光技术将设计好的储层孔隙结构转移到涂有感光胶的玻璃片上并显影，然后利用氢氟酸腐蚀将显影部分刻蚀出具有一定深度的孔隙结构，而其他部分因分别被光刻胶和蜡保护而不被腐蚀，最后盖上盖玻片，这样便得到可视化驱替用的光刻玻璃岩心微观模型。根据上述原理，设制长4.5mm宽4.5mm的微观可视模型，并在对角线处布置基质高渗条带，其最大宽度不超过对角线长度的5分之1。基质高渗条带两侧的喉道半径为0.5-1.5μm，高渗条带处喉道半径为2-3μm。
步骤二：进行微观驱替实验，采集功能型聚合物驱替过程图像。
实验步骤如下：
（1）用石油醚、乙醇、蒸馏水清洗微观仿真玻璃刻蚀模型；
（2）将清洗干净后的玻璃可视模型抽真空后，饱和模拟地层水；
（3）20℃条件下在模型中饱和油，并在此温度条件下静置老化24h；
（4）以0.01ml/min的驱替速度向模型中注入水直至含水率98%，后注入功能型聚合物至残余油饱和度；
（5）分析微观驱替图像。
发明步骤三：将步骤二中采集到的驱替全程图像进行剩余油图像提取。
（1）将步骤二中采集到的驱替全程图像的rgb格式图像通过photoshop软件转化为灰度图像并对图像进行预处理,所述预处理的步骤包括进行亮度、对比度和锐化的处理以使得剩余油和孔隙能够得到清晰显示；
（2）采用迭代阀值法通过photoshop软件，对于预处理后的图像分割图像中的剩余油，提出剩余油分布完整图像；
进行图像分割时，最重要的部分就是如何选取阈值，如果阈值选择不合理，很容易将目标对象理解成为背景图像,或者将背景图像理解为目标对象。以步骤2中所获得的驱替图像中的一张图像，渗流图像为例，来说明具体路径。
具体路径如下：
①求出渗流图像中的最大灰度值zmax和最小灰度值zmin，并设置初始值，t0=(zmin+zmax)/2；
②根据阈值tk(k=0,1,2,3…)将渗流图像分割成目标图像和背景图像两部分，再按照公式(1)和公式(2)求出这两部分的平均灰度值zo和zb；如图4所示。
迭代阈值法的实现步骤如下:
①求出渗流图像的最大灰度值zmax和最小灰度值zmin，并设置初始值，t0=(zmin+zmax)/2；
②根据阈值tk(k=0,1,2,3…)将渗流图像分割成目标图像和背景图像两部分，再按照公式(1)和公式(2)求出这两部分的平均灰度值zo和zb；
式中，z(i,j)为图像中像素点(i,j)的灰度值；n(l,j)为像素点(i,j)的加权系数,一般为1。
③求出新的阈值，tk+1=(zo+zb)/2；
④如果tk=tk+1，则迭代结束,否则k=k+1，重复②—④。
经上述计算图像阀值t为28，通过photoshop软件选取上述阀值，即可得到分割的剩余油图像。如图4所示，图4是去骨架后完整剩余油图像提取。
发明步骤四：通过matlab软件对第三步获取的剩余油图像网格化处理并计算初始饱和剩余油图像的计盒维数，具体路径如下：
（1）设置像素点，图像大小为240×180个像素点；
（2）划分网格：用大小为n×n网格去覆盖剩余油全部图像。n是整数，则分割比率为r=n/a原图被分成了a/n个网格块，其中n序列为区域图像240和180的最大公约数的全部因数即（1，2，3，4，5，6，10，15，20，30，60）；
（3）被占用的判定规则：任何一个网格块只要包含剩余油就被认为是被占用的网格块，统计总共被占的网格块数并记为nr，此时就获得了一组(r，nr)；
（4）计算剩余油占有网格数：改变网格大小，重新获取r，nr，具体步骤重复（2）、（3）过程，就能得到一系列(r，nr)；
（5）计盒维数的计算：对（ln1/r，lnnr）进行线性拟合，运用最小二乘法，其中直线的斜率值d就是图像中剩余油的计盒维数。
发明步骤五：通过photoshop软件对步骤四中已进行完网格化处理的剩余油图像九等分；
其中，通过photoshop软件添加图像长和宽的三等分点所在直线将图像分成九个区域；靠近注入介质端所在区域为注入端，靠近采出液体端所在区域为采出端，图像中心所在区域为注采中部，这三个区域为主流线区；所述主流线区的两侧区域为两翼区，其中，靠近注入端的区域为近井端，靠近采出端的区域为远井端，靠近注采中部的区域为盲端；在所述盲端与注采中部的边界上任意选取两处作为特征区，用于观察主流线区域是否波及到盲端；上述区域如图5所示，图5是区域划分示意图。
发明步骤六：对步骤五中得到的主流线区域、两翼区域、主流线与两翼之间的区域以及特征区，计算这些区域的计盒维数并绘制计盒维数随pv数变化曲线；
计算该区域的计盒维数具体路径如下：
（1）设置像素点，图像大小为a×b个像素点；
（2）划分网格：用大小为n×n网格去覆盖剩余油全部图像。n是整数，则分割比率为r=n/a，原图被分成了a/n个网格块，其中n序列为区域图像a和b的最大公约数的全部因数；
（3）被占用的判定规则：任何一个网格块只要包含剩余油就被认为是被占用的网格块，统计总共被占的网格块数并记为nr，此时就获得了一组(r，nr)；
（4）计算剩余油占有网格数：改变网格大小，重新获取r，nr，具体步骤重复（2）、（3）过程，就能得到一系列(r，nr)；
（5）计盒维数的计算：对（ln1/r，lnnr）进行线性拟合，运用最小二乘法，其中直线的斜率值d就是该图像的计盒维数。主流线区域的计盒维数并随pv数变化曲线如图6所示，两翼区域的计盒维数随pv数变化曲线如图7，主流线与两翼的相邻区域的计盒维数随pv数变化曲线如图8，特征区的计盒维数随pv数变化曲线如图9。
发明步骤七：利用经过步骤六所获得的四组曲线分析基质功能型聚合物驱剩余油分布及运移规律，确定的具体路径如下：
（1）利用对应主流线区域的计盒维数随pv数变化曲线图按照如下规律确定基质功能型聚合物驱条件下主流线剩余油分布及运移规律，设定△a=a1﹣a2，其中，a1为孔隙维数曲线与x坐标轴间的面积；a2为化学驱剩余油计盒维数曲线与x坐标轴间的面积，△a反映了区域的驱替程度。如图6所示为主流线上区域计盒维数的变化曲线，△a1>△a2>△a3,说明注入端采出程度最大，注采中部较小，采出端采出程度最小。随着功能型聚合物的进行，注入端计盒维数在注入量0至0.1pv区间略微下降，说明注入端在水驱过程中绝大部分剩余油已被驱替，注入端少量的剩余油受功能型聚合物驱替导致剩余油不断运移，注入端剩余油不断减少，在注入量为0.1pv之后，计盒维数趋于平缓，说明注入端已无功能型聚合物可动剩余油，功能型聚合物已无动用潜力。而注采中部在注入端维数下降中计盒维数上下波动，说明注采中部的剩余油受到注入聚合物的波及以及注入端剩余油的运移，计盒维数在注入量为0.1pv至0.25pv区间快速下降，说明功能型聚合物已进入注采中部驱替剩余油，注入量在0.25pv后，计盒维数趋于平缓，说明注采中部已无可动剩余油，聚驱再无动用潜力。采出端计盒维数在0.2pv前上下波动，说明采出端受功能型聚合物的波及以及注采中部剩余油的运移，在0.2pv至0.3pv维数大幅下降，说明功能型聚合物进入并驱替了采出端的剩余油，在注入量为0.3pv后1、2、3区域计盒维数趋于平缓，说明功能型聚合物已无动用潜力。
（2）利用对应两翼区域的计盒维数随pv数变化曲线图按照如下规律确定基质功能型聚合物驱条件下两翼剩余油分布及运移规律，如图7所示为侧翼区域计盒维数的变化曲线，△a4>△a6>△a5,说明近井端采出程度最大，远井端较小，盲端端采出程度最小。随着聚驱的进行，近井端在注入量为0至0.2pv维数大幅下降，说明功能型聚合物进入近井端驱替剩余油导致剩余油发生运移，在注入量为0.2pv后，计盒维数趋于平缓，说明近井端已无聚驱可动剩余油。盲端的计盒维数在注入量为0至0.25pv区间上下波动，说明盲端受聚合物的波及以及近井端剩余油的运移，在注入量0.25pv至0.3pv区间计盒维数大幅下降，说明聚合物已注入到盲端，驱替剩余油，后在0.3pv时盲端已无聚驱可动剩余油。远井端在注入量为0至0.3pv区间时，计盒维数上下波动，说明受聚合物波及以及盲端剩余油的运移，在注入量为0.3pv至0.35pv区间计盒维数快速下降，说明剩余油被大幅动用，在0.35pv时各区计盒维数趋于平缓，说明聚驱再无动用潜力。
（3）利用对应主流线与两翼之间的区域的计盒维数随pv数变化曲线图，定量分析主流线与两翼间剩余油分布及运移规律；如图8所示，两翼较注采中部计盒维数变化幅度大且起始值高于注采中部。说明水驱结束以后，侧翼残余油高于注采中部，功能型聚合物有效进入侧翼驱替剩余油，两翼剩余油动用程度较注采中部高。
（4）利用对应特征区的计盒维数随pv数变化曲线图，按照如下规律确定基质功能型聚合物驱条件下特征区剩余油分布及运移规律，即:当计盒维数减小时，说明水驱波及到侧翼。
如图9所示特征区10在注入量0至0.1pv区间的计盒维数为0，说明主流线区域没有剩余油运移至特征区10，而在注入量为0.1pv至0.2pv区间和0.2pv至0.35pv区间计盒维数先增后降至为0，说明主流线剩余油运移至特征区10，后又被驱替至特征区无剩余油。特征区11同理。