基于lbm模拟低场核磁共振分析流体的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明实施例涉及石油勘探技术领域，尤其涉及一种基于LBM模拟低场核磁共振 分析流体的方法及装置。
【背景技术】
[0002] 核磁共振测井是一种适用于裸眼井的测井新技术，是目前唯一可以直接测量任意 岩性储集层自由流体渗流体积特性的测井方法，有明显的优越性。核磁共振技术利用原子 核的顺磁性以及原子核之间相互作用的外加磁场实现测井。
[0003] 低场核磁共振是一种非侵入性技术，常用于测量储集层岩心的孔隙度、孔隙大小 分布、孔隙中流体类型，以及流体饱和度，同时还用于测量含油岩心的物理性质，观测分析 流体分子的动态行为，为提高油气采收率、优化采油过程提供理论依据和实践可能。
[0004] 但是，现有技术中没有能够模拟低场核磁共振分析流体分子的技术，导致研究低 场核磁共振分析流体分子缺少理论基础。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供一种基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的方法及装置，以实 现模拟低场核磁共振分析流体分子的技术，提高研究低场核磁共振分析流体分子的理论基 础。
[0006] 本发明实施例的一个方面是提供一种基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的方 法，包括：
[0007] 获取样品岩石的数字岩心；
[0008] 依据所述数字岩心获得所述样品岩石中孔隙和岩石骨架对应的三维数据体；
[0009] 依据所述三维数据体建立单相多组分模型，并基于所述单相多组分模型模拟所述 孔隙中流体的低场核磁共振过程，分析获得所述流体的组分浓度，根据所述流体的组分浓 度获得磁化矢量的模值。
[0010] 本发明实施例的另一个方面是提供一种基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的 装置，包括：
[0011] 数字岩心获取模块，用于获取样品岩石的数字岩心；
[0012] 三维数据体获取模块，用于依据所述数字岩心获得所述样品岩石中孔隙和岩石骨 架对应的三维数据体；
[0013] 建模分析模块，用于依据所述三维数据体建立单相多组分模型，并基于所述单相 多组分模型模拟所述孔隙中流体的低场核磁共振过程，分析获得所述流体的组分浓度，根 据所述流体的组分浓度获得磁化矢量的模值。
[0014] 本发明实施例提供的基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的方法及装置，通过 单相多组分模型模拟样品岩石孔隙中流体的低场核磁共振过程，分析所述流体的组分，通 过所述流体的组分浓度获得磁化矢量的模值，实现了模拟低场核磁共振分析流体分子的技 术，为研究低场核磁共振分析流体分子提供了理论基础。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明实施例提供的基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的方法流程图；
[0016] 图2为本发明实施例提供的CPMG脉冲序列不意图；
[0017] 图3为本发明实施例提供的基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的装置的结构 图；
[0018] 图4为本发明另一实施例提供的基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的装置的结 构图。
【具体实施方式】
[0019] 图1为本发明实施例提供的基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的方法流程图。 本发明实施例针对现有技术中没有能够模拟低场核磁共振分析流体分子的技术，提供了基 于LBM模拟低场核磁共振分析流体的方法，该方法具体步骤如下：
[0020] 步骤S101、获取样品岩石的数字岩心；
[0021] 本发明实施例选择一块岩石为样品，选用X光全岩心CT、微米X光CT、纳米X光 CT、聚焦离子束扫描电镜和岩心反射光谱扫描仪中的任 种设备获取样品岩石的数字岩 心，该数字岩心具体为样品岩石切片的扫描图像，且不同的设备其最高分辨率，以及适用的 样品尺寸、适用的样品特性如表1所示：
[0022] 表 1
[0023]
[0024] 步骤S102、依据所述数字岩心获得所述样品岩石中孔隙和岩石骨架对应的三维数 据体；
[0025] 所述依据所述数字岩心获得所述样品岩石中孔隙和岩石骨架对应的三维数据体 包括：对所述数字岩心进行三维重建获得三维数据体；对所述三维数据体进行滤波处理， 依据阈值对所述三维数据体进行二值化处理区分出所述样品岩石中的孔隙和岩石骨架对 应的三维数据体。
[0026] 步骤S101获取的数字岩心的格式一般为tiff图片，利用二维图片的三维重建技 术对tiff图片进行重建获得三维数据体，二维图片的三维重建技术具体采用现有技术中 的任一种。对获得的三维数据体进行滤波处理以消除噪点，依据预设的阈值对滤波后的三 维数据体进行二值化处理，将三维数据体中大于阈值的点判断为样品岩石的孔隙、小于阈 值的点判断为样品岩石的岩石骨架，或者将三维数据体中小于阈值的点判断为样品岩石的 孔隙、大于阈值的点判断为样品岩石的岩石骨架，经过二值化处理便可区分出所述样品岩 石中的孔隙和岩石骨架。
[0027] 步骤S103、依据所述三维数据体建立单相多组分模型，并基于所述单相多组分模 型模拟所述孔隙中流体的低场核磁共振过程，分析获得所述流体的组分浓度，根据所述流 体的组分浓度获得磁化矢量的模值。
[0028] 利用单相多组分模型具体为格子Boltzmann方法（LatticeBoltzmannMethod, 简称LBM)的Shan-Doolen模型模拟所述孔隙中流体的低场核磁共振过程，在该过程中分析 流体的组分，具体对流体的组分进行标记，获得被标记的组分和未被标记的组分，其中被标 记的组分是流体中能够对CPMG脉冲序列产生反应的分子，未被标记的组分是流体中不能 对CPMG脉冲序列产生反应的分子，通过所述流体的组分浓度获得磁化矢量的模值，具体用 被标记的组分的浓度表示磁化矢量的模值。
[0029] 本发明实施例通过单相多组分模型模拟样品岩石孔隙中流体的低场核磁共振过 程，分析所述流体的组分，通过所述流体的组分浓度获得磁化矢量的模值，实现了模拟低场 核磁共振分析流体分子的技术，为研究低场核磁共振分析流体分子提供了理论基础。
[0030] 在上述实施例的基础上，所述依据所述三维数据体建立单相多组分模型，并基于 所述单相多组分模型模拟所述孔隙中流体的低场核磁共振过程，分析获得所述流体的组分 浓度，根据所述流体的组分浓度获得磁化矢量的模值，包括：
[0031] 对所述三维数据体的X轴、Y轴和Z轴进行离散划分获得多个晶格；
[0032] 针对所述多个晶格中的任一晶格，将所述晶格内的流体的组分划分为第一类组分 g和第二类组分f，所述第一类组分g为所述晶格内在XY平面内对应有磁化矢量分量的流 体分子，所述第二类组分f为所述晶格内除所述第一类组分g之外的流体分子；
[0033] 依据公式（1)和（2)分别获得所述第一类组分g在平衡态的分布函数容严和所述 第二类组分f在平衡态的分布函数fT:
[0036]其中，ie[1，2,--，N]，N-l表示与所述晶格相邻的所有晶格的数目，Wi表示权 重系数，Pg表示所述第一类组分g的浓度，Pf表示所述第二类组分f的浓度，c3表示晶格 声速，ei表示离散速度单位矢量，表示所述第一类组分g在平衡态的宏观速度，表示 所述第二类组分f在平衡态的宏观速度；
[0037] 依据公式（3)和（4)分别获得所述第一类组分g的宏观速度\和所述第二类组 分f的宏观速度uf:
[0040] 其中，Cl为常数，gl(X，t)表示所述第一类组分g在位置X、时刻t的分布函数， fi(X，t)表示所述第二类组分f在位置X、时刻t的分布函数；
[0041] 依据公式（5)和（6)分别获得所述第一类组分g在位置X、时刻t的平衡态的宏观 速度if(??和所述第二类组分f在位置X、时刻t的平衡态的宏观速度:
[0044] 其中，ug(x，t)表示所述第一类组分g在位置X、时刻t的宏观速度，Pg(x，t)表示 所述第一类组分g在位置X、时刻t的浓度，Fg(x,t) = -ΦΕ(χ)ΣG[Φ^χ+θ;) -Φf (x+e;)] e;，itg(x) =exp(_l/pg(x,t))，=exp(_l/pg(x+ei,t))，τ和G为常数，uf (x,t) 表示所述第二类组分f在位置x、时刻t的宏观速度，Pf(x，t)表示所述第二类组分f在 位置X、时刻t的浓度，F