由次体积（其为立方体）边缘长度在60到480个单位的范围中所测得的次体 积大小而显示。两个样品的第一动差皆趋近于零，亦即，在约200个单位处，孔隙率与SVR 分布的标准偏差分布中心接近整个样品的中心，且在这个临界值附近，分布峰的宽度也趋 近于零。在此点处，两个样品的第二动差都同样地接近零，亦即，次体积具有与整体样品相 同的孔隙率与SVR标准偏差分布的机率是相当高的。在此临界值或高于此临界值处，分布 的不对称性（如偏度值所表示）与峰度也变得小，表示REV大小（用以根据达西分析定义 出整体长度尺度）不大于200个单位。正如在发明人Giuseppe De Prisco和JonasToelke 于2012年3月30日所申请的美国临时申请案第61/618,265号、名称为「用于选择多孔性 介质的数字表示中表征单元体积的有效方法」（以及其接续案）中所说明，这些量度中的任 一或两者皆可用以决定原始数据体积中的减少尺寸部分是否可适当地代表孔隙率相关分 析及渗透率相关分析的全部。
[0031] 然而，在关于有效占据孔隙空间的不同部分的多流体相分析中会产生可能的困 难。为能理解为何如此，请参考图7A至图7D。图7A显示了一个例示样品影像，其具有在基 质材料的圆形微粒之间的孔隙空间。将白色孔隙空间当作填有湿润流体相，考虑第二、非湿 润相的侵入。根据杨格-拉普拉斯方程式（Young-Laplace equation)，正毛细管压力会产 生一种界面，所述界面具有固定的平均曲率以及随压力增加而缩减的曲率半径，导致与压 力相关的侵入孔隙程度。
[0032] 图7B显示了图7A的样品，其加入了以黑色显示的侵入（非湿润）流体相。可看 到孔隙空间已经被区隔。图7C显示以非湿润相填满的孔隙空间（黑色），而图7D显示由湿 润相所填满的孔隙空间（黑色）。因此，孔隙/基质模型可被分为两个以相为主的孔隙/基 质模型，在下文中称为相/基质模型。一个模型仅考虑湿润相且剩余部分被视为基质，而另 一个模型则仅考虑非湿润相且剩余部分被视为基质。这个程序可针对不同的曲率半径而重 复进行，以产生相/基质模型，其为相对饱和度的函数。关于例示分隔程序的更多信息可见 于Hilpert与Miller等人的文献「在完全湿润多孔性介质中以孔隙型态为主的排水仿真」 (出处为 Advances in Water Resources 24(2001)243-255)。
[0033] 分隔为方式（注入、排水、吸液）、历程、以及模拟的流体移动程度的函数。在一个 例示实施方式中，使用直径逐渐减小的球体（在此处是代表可忽略与其他相耦合黏度的完 美非湿润流体）来从数据模型的一个或多个边缘侵入孔隙空间。逐渐减小的直径可使侵入 流体抵达更多的孔隙空间，端视于尺寸与连接性而定。（这个方法在下文中被称为汞注入毛 细管压力（「MICP」）方法，因为它精确地模型化具有相同名称的物理过程。）在其他实施 方式中，可能不需要连接性，而必要的球体符合的任何地方将允许流体侵入，球体直径逐渐 增加会导致有越来越少的孔隙空间被非湿润流体占据。（这个方法在下文中称为开放地图 (Open Map)方法，因为它从数学型态领域所得相同名称的概念的关系之故。这种程序的例 示物理仿真是在气体离开溶液并占据部分孔隙空间时发生。）
[0034] 在每一个步骤（亦即每一个球体直径），饱和度会被决定，且对应的相/基质模型 也被决定并进行分别分析。举例而言，针对每一个相/基质模型分别决定孔隙率、渗透率、 表面对体积比例、孔隙率标准偏差直方图、表面对体积比例标准偏差直方图、及/或REV的 特征维度。举例而言，可从每一个相/基质模型计算出绝对渗透率，其中P为相（例如 湿润或非湿润），且s为该相的饱和度（在原始孔隙/基质模型中的当前侵入步骤所测得）。 请参见例如Papatzacos的文献「多孔性介质中流体流动的细胞自动模型」（出处为Complex Systems 3(1989)383-405)。从所计算的绝对渗透率数值，吾人可得出（拟静态）相对渗透
【主权项】
1. 一种多相渗透性决定方法，包括： 取得样品的三维孔隙/基质模型； 决定流动轴； 验证所述模型的所述维度在所述流动轴上超过一表征单元体积（REV)的维度； 选择流动方向； 当在已知饱和度下的孔隙统计值对于不同的渗透相为不匹配时，经由映射来延伸模 形； 若最小的非渗透球体维度低于预定临界值，则增加分辨率； 使用所述模型测量相对渗透率；以及 对用户显示相对渗透率测量值。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述决定流动轴之前，决定每一轴上的 绝对渗透率。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述选择流动方向包括： 检视与所述流动轴垂直的相对面，以消除在边界附近具有大孔隙的任何面；以及 若剩下两个面，则选择具有较佳孔隙均一性的面作为优选入流面。
4. 根据权利要求3所述的方法，进一步包括： 决定MICP饱和度，在所述MICP饱和度下发生沿着所述流动轴的每一方向的连接性；以 及 验证不存在强方向相关性。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述选择流动方向包括： 决定MICP饱和度，在所述MICP饱和度下发生沿着所述流动轴的每一方向的连接性；以 及 验证不存在强方向相关性。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中所述预定临界值为三维像素的直径。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述增加分辨率包括重复进行所述取得、决定、验 证、选择、延伸与增加的操作。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中所述取得包括： 扫描实体岩石样品，以取得三维数字影像；以及 从所述三维影像得出所述孔隙/基质模型。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述孔隙统计值包括孔隙率的标准偏差分布。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中所述孔隙统计值进一步包括孔隙表面对体积比 例的标准偏差分布。
11. 一种多相渗透性决定系统，包括： 内存，其具有软件；以及 一个或多个处理器，耦接至所述内存以执行所述软件，所述软件使所述一个或多个处 理器进行： 取得样品的三维孔隙/基质模型； 决定流动轴； 验证所述模型的所述维度在所述流动轴上超过一表征单元体积（REV)的维度； 选择流动方向； 当在已知饱和度下的孔隙统计值对于不同的渗透相为不匹配时，经由映射来延伸模 形； 若最小的非渗透球体维度低于预定临界值，则增加分辨率； 使用所述模型测量相对渗透率；以及 对用户显示相对渗透率测量值。
12. 根据权利要求11所述的系统，其中所述软件进一步使所述一个或多个处理器在进 行所述决定所述流动轴之前，决定每一轴上的绝对渗透率。
13. 根据权利要求11所述的系统，其中，作为选择流动方向的一部分，所述软件使所述 一个或多个处理器进行： 检视与所述流动轴垂直的相对面，以消除在边界附近具有大孔隙的任何面；以及 若剩下两个面，则选择具有较佳孔隙均一性的所述面作为优选入流面。
14. 根据权利要求13所述的系统，其中所述软件进一步使所述一个或多个处理器进 行： 决定MICP饱和度，在所述MICP饱和度下发生沿着所述流动轴的每一方向的连接性；以 及 验证不存在强方向相关性。
15. 根据权利要求11所述的系统，其中，作为选择流动方向的一部分，所述软件使所述 一个或多个处理器进行： 决定MICP饱和度，在所述MICP饱和度下发生沿着所述流动轴的每一方向的连接性；以 及 验证不存在强方向相关性。
16. 根据权利要求11所述的系统，其中所述预定临界值为三维像素的直径。
17. 根据权利要求11所述的系统，其中，作为所述增加分辨率的一部分，所述软件使所 述一个或多个处理器重复进行所述取得、决定、验证、选择、延伸与增加的操作。
18. 根据权利要求11所述的系统，其中作为所述取得三维孔隙/基质模型的一部分，所 述软件使所述一个或多个处理器进行： 取回实体岩石样品的三维影像；以及 从所述三维影像得出所述孔隙/基质模型。
19. 根据权利要求11所述的系统，其中所述孔隙统计值包括孔隙率的标准偏差分布。
20. 根据权利要求19所述的系统，其中所述孔隙统计值进一步包括孔隙表面对体积比 例的标准偏差分布。
【专利摘要】岩石与其他材料的孔隙结构可以经由显微镜来决定，并进行数字仿真以决定多相流体流经所述材料的特性。为了确保有可靠的结果，先通过一系列的操作来分析数字岩石模型，在某些具体实施例中，所述操作包括：取得样品的三维孔隙/基质模型；决定流动轴；验证所述模型的维度在所述流动轴上超过一表征单元体积(REV)的维度；选择流动方向；当在已知饱和度下的孔隙统计值对于不同的渗透相为不匹配时，经由映射来延伸模形；以及若最小的非渗透球体维度低于预定临界值，则增加分辨率。在使用所述模型测量相对渗透率并对用户显示相对渗透率测量值时，这一系列的操作增加了结果的可靠度。
【IPC分类】E21B49-00
【公开号】CN104619952
【申请号】CN201380037470
【发明人】朱塞佩·德普里斯科, 乔纳斯·托克
【申请人】英格染股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2013年7月2日
【公告号】EP2872741A2, US20140019054, WO2014011448A2, WO2014011448A3