二类组 分f的浓度P'f:依据公式（17)和（18)分别计算所述流体在体弛豫作用下，所述第一类组分g的浓度Pg随时间的变化率bg和所述第二类组分f的浓度Pf随时间的变化率bf，并依据公式（19) 和（20)分别获得体弛豫作用后的所述第一类组分g的浓度P"g和所述第二类组分f的 浓度P"f:依据公式（21)和（22)分别计算所述流体的扩散系数Dg和Df，并依据公式（23)和 (24)分别获得流体扩散后的所述第一类组分g的浓度Pg和所述第二类组分f的浓 度P" 'f:将P" 'g作为公式（1)中的Pg、P" 'f作为公式似中的Pf，将皆托每作为公 式（1)中的》Γ，将巧軒，句作为公式似中的巧，循环执行公式（1)-汹)。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述流体的组分浓度获得磁化 矢量的模值之后，还包括： 在所述流体上施加压力梯度，W使所述流体的流速发生变化； 根据所述流体的组分浓度获得不同流体流速下所述磁化矢量的模值。5. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述依据所述数字岩屯、获得所 述样品岩石中孔隙和岩石骨架对应的Ξ维数据体包括： 对所述数字岩屯、进行Ξ维重建获得Ξ维数据体； 对所述Ξ维数据体进行滤波处理，依据阔值对所述Ξ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Ξ维数据体。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述依据所述数字岩屯、获得所述样品岩 石中孔隙和岩石骨架对应的Ξ维数据体之后，还包括： 利用氮孔隙度测量仪测量所述样品岩石的测量孔隙度； 依据所述Ξ维数据体计算所述样品岩石的理论孔隙度； 若所述理论孔隙度与所述测量孔隙度不相等，则调节所述阔值，再次执行所述依据阔 值对所述Ξ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Ξ 维数据体的步骤，直至所述理论孔隙度与所述测量孔隙度相等。7. -种基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的装置，其特征在于，包括： 数字岩屯、获取模块，用于获取样品岩石的数字岩屯、； Ξ维数据体获取模块，用于依据所述数字岩屯、获得所述样品岩石中孔隙和岩石骨架对 应的Ξ维数据体； 建模分析模块，用于依据所述Ξ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。8. 根据权利要求7所述的基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的装置，其特征在于，所 述建模分析模块具体用于对所述Ξ维数据体的X轴、Υ轴和Ζ轴进行离散划分获得多个晶 格； 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； 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gf和所述第二 类组分f在平衡态的分布函数其中，ie[1，2,....，闲，N-1表示与所述晶格相邻的所有晶格的数目，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，Cg表示晶格声速， ei表示离散速度单位矢量，<9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； 依据公式（3)和（4)分别获得所述第一类组分g的宏观速度Ug和所述第二类组分f的 宏观速度Uf:(4) 其中，Ci为常数，g1(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； 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 皆托材和所述第二类组分f在位置X、时刻t的平衡态的宏观速度"7(.W).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) = -Φg(x)ΣG[Φg(x+ei) -Φf(x+e;) ]ei， Φβ(χ) =exp(-l/Pg(x，t))，4g(x+ei) =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，Ff(X，t) = -Φf(X)ΣG[Φf(x+e;)-4g(x+ei)]ei，Φf(X) =exp(-l/ Pf(x,t)),Φ?(χ+θ；) =exp(-l/pf(x+e；,t))； 依据公式（7)和（8)分别获得所述第一类组分g在位置X、时刻t的平衡态的分布函数 各严托〇和所述第二类组分f在位置X、时刻t的平衡态的分布函数若9知期;依据公式（9)和（10)分别获得所述第一类组分g在位置（X+CΔt)、时刻（t+Δt)的 分布函数gi(X+CΔt,t+Δt)和所述第二类组分f在位置（X+CΔt)、时刻（t+Δt)的分 布函数fi(x+cΔt,t+Δt):依据公式（11)和（12)分别获得所述第一类组分g的浓度Pg和所述第二类组分f的 浓度Pf:(12) 获得所述磁化矢量的模值，所述磁化矢量的模值为所述第一类组分g的浓度Pg。9.根据权利要求8所述的基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的装置，其特征在于，所 述建模分析模块还用于依据公式（13)和（14)分别计算所述流体在表面弛豫作用下，所述 第一类组分g的浓度Pg随时间的变化率Sg和所述第二类组分f的浓度Pf随时间的变化 率Sf，并依据公式（15)和（16)分别获得表面弛豫作用后的所述第一类组分g的浓度P'g 和所述第二类组分f的浓度P'f:依据公式（17)和（18)分别计算所述流体在体弛豫作用下，所述第一类组分g的浓度Pg随时间的变化率bg和所述第二类组分f的浓度Pf随时间的变化率bf，并依据公式（19) 和（20)分别获得体弛豫作用后的所述第一类组分g的浓度P"g和所述第二类组分f的 浓度P"f:依据公式（21)和（22)分别计算所述流体的扩散系数Dg和Df，并依据公式（23)和 (24)分别获得流体扩散后的所述第一类组分g的浓度Pg和所述第二类组分f的浓 度P" 'f:将P" 'g作为公式（1)中的Pg、P" 'f作为公式似中的Pf，将皆(-V)作为公 式（1)中的C，将!作为公式似中的咚，循环执行公式（1)-(24)。10. 根据权利要求9所述的基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的装置，其特征在于， 所述建模分析模块还用于在所述流体上施加压力梯度，W使所述流体的流速发生变化；根 据所述流体的组分浓度获得不同流体流速下所述磁化矢量的模值。11. 根据权利要求7-10任一项所述的基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的装置，其 特征在于，所述Ξ维数据体获取模块具体用于对所述数字岩屯、进行Ξ维重建获得Ξ维数据 体；对所述Ξ维数据体进行滤波处理，依据阔值对所述Ξ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Ξ维数据体。12. 根据权利要求11所述的基于LBM模拟低场核磁共振分析流体的装置，其特征在于， 还包括： 校正模块，用于利用氮孔隙度测量仪测量所述样品岩石的测量孔隙度；依据所述Ξ维 数据体计算所述样品岩石的理论孔隙度；若所述理论孔隙度与所述测量孔隙度不相等，贝U 调节所述阔值，再次执行所述依据阔值对所述Ξ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Ξ维数据体的步骤，直至所述理论孔隙度与所述测量孔隙 度相等。
【专利摘要】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。该方法包括：获取样品岩石的数字岩心；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；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。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。
【IPC分类】G01N24/08
【公开号】CN105241911
【申请号】CN201510614337
【发明人】肖立志, 郭龙, 廖广志
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月23日